5.4.3控制器设计 微程序控制器 微指令的设计
1.微指令的格式
相容性微命令:可以并行完成的微命令。
互斥性微命令:不允许并行完成的微命令。
1.1水平型微指令
一条微指令能定义多个可并行的微命令。
1.1.1基本格式
优点：微程序短，执行速度快；
缺点：微指令长，编写微程序较麻烦。
1.2垂直型微指令
一条微指令只能定义一个微命令，由微操作码字段规定具体功能
1.2.1基本格式
优点：微指令短、简单、规整，便于编写微程序；
缺点：微程序长，执行速度慢，工作效率低。
1.3混合型微指令
在垂直型的基础上增加一些不太复杂的并行操作。
优点：微指令较短，仍便于编写；微程序也不长，执行速度加快。
2.微指令的编码方式
2.1水平型微指令
2.1.1直接编码（直接控制）方式
在微指令的操作控制字段中，每一位代表一个微操作命令
某位为“1”表示该控制信号有效
比如我们想进行取址操作，将（PC）→MAR和1→R的操作控制置为1就行
优点:简单、直观，执行速度快，操作并行性好。
缺点:微指令字长过长，n个微命令就要求微指令的操作字段有n位，造成控存容量极大。
2.1.2字段直接编码方式
将微指令的控制字段分成若干“段”，每段经译码后发出控制信号微命令字段分段的原则:
①互斥性微命令分在同一段内，相容性微命令分在不同段内。
②每个小段中包含的信息位不能太多，否则将增加译码线路的复杂性和译码时间。
③一般每个小段还要留出一个状态，表示本字段不发出任何微命令。因此，当某字段的长度为3位时，最多只能表示7个互斥的微命令，通常用000表示不操作。
优点：可以缩短微指令字长 。
缺点：要通过译码电路后再发出微命令，因此比直接编码方式慢 。
2.1.2.1例子
某计算机的控制器采用微程序控制方式，微指令中的操作控制字段采用字段直接编码法，共有33个微命令，构成5个互斥类，分别包含7、3、12、5和6个微命令，则操作控制字段至少有多少位？
第1个互斥类有7个微命令，要留出1个状态表示不操作，所以需要表示8种不同的状态，故需要3个二进制位。以此类推，后面4个互斥类各需要表示4、13、6、7种不同的状态，分别对应2、4、3、3个二进制位。故操作控制字段的总位数为3+2+4+3+3 = 15 位
若采用直接编码方式，则控制字段需要33位。
2.1.3字段间接编码方式
一个字段的某些微命令需由另一个字段中的某些微命令来解释，由于不是靠字段直接译码发出的微命令，故称为字段间接编码，又称隐式编码。
优点：可进一步缩短微指令字长。
缺点：削弱了微指令的并行控制能力，故通常作为字段直接编码方式的一种辅助手段。
3.微指令的地址形成方式
3.1 微指令的下地址字段指出
微指令格式中设置一个下地址字段，由微指令的下地址字段直接指出后继微指令的地址，这种方式又称为断定方式。
3.1.1例题
3.2根据机器指令的操作码形成
当机器指令取至指令寄存器后，微指令的地址由操作码经微地址形成部件形成。
3.3增量计数器法
类似 ( CMAR ) + 1→ CMAR
3.4分支转移
转移方式：指明判别条件；转移地址：指明转移成功后的去向。
3.5通过测试网络
即5.4.2中的顺序逻辑
3.6 由硬件产生微程序入口地址
第一条微指令地址 由专门硬件产生（用专门的硬件记录取指周期微程序首地址）
中断周期由硬件产生 中断周期微程序首地址（用专门的硬件记录）
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