• 内容讲解

微程序控制器是用微程序(Microprogram)实现计算机控制的控制器,具有规整性、灵活性、可维护性等一系列优点,因而在计算机设计中被广泛采用。

1.基本思想

微程序控制器的基本思想:将程序设计的思想方法引入控制器的控制逻辑,将微操作控制信号按一定规则进行编码,形成微指令,存放到一个只读存储器里;当机器运行时,逐条读出这些微指令,从而产生全机所需要的各种操作控制信号,使相应部件执行所规定的操作。

微程序控制技术,其实质是用程序设计的思想方法来组织操作控制逻辑。存放微程序的存储器称为控制存储器(Control Memory,CM,简称控存)。由于用微程序实现计算机的机器指令功能时,微程序是存储在控制存储器之中的,因此,改变控制存储器的内容就可以方便地改变指令特性、增删指令、甚至改变指令系统,这给计算机设计者和用户提供了相当大的灵活性。

在计算机系统中,微程序控制技术是利用软件方法来设计硬件的一项技术,能使机器逻辑设计规整,同时提高可靠性、可利用性和可维护性。

微程序开发在许多方面类似于软件开发,所以,软件工程中行之有效的一系列开发手段都可应用于微程序的开发上。

2.基本概念

1)微命令

由微程序控制器通过控制线向执行部件发出的微操作控制信号称为微命令(Microorder)。

执行部件接受微命令后所进行的操作就是微操作,微操作是计算机中最基本的操作。

2)微指令

在一个CPU周期中,实现一定操作功能的一组微命令的集合构成一条微指令(Microinstruction)。微指令存放在控制存储器中。

3)微地址

微地址(Microaddress)就是微指令在控制存储器中的地址。

4)微程序

一条机器指令的功能是用若干条微指令组成的序列来实现的,这个微指令序列通常称为微程序(Microprogram)。换句话说,微程序是由微指令组成、用以实现指令功能的程序。

由此可见,微命令按照一定的要求组合成微指令,微指令按照指令功能的要求组合成微程序,一条机器指令的功能是用一段微程序来实现的,机器指令执行的过程就是微程序执行的过程,而微程序的总和便可实现整个指令系统的功能。

微程序控制器将有关微操作控制信号写成微指令,若干微指令组成一个微程序,所有微程序都存放在控制存储器中,读出一条微指令就产生一组微操作控制信号,从而将原来的组合逻辑变成了存储逻辑,并且可用类似程序设计的方法来设计控制逻辑。