西門(mén)子模塊6ES5417-7AA21
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微程序控制器的提出是因?yàn)榻M合邏輯設(shè)計(jì)存在不便于設(shè)計(jì)、不靈活、不易修改和擴(kuò)充等缺點(diǎn)。
微程序控制(簡(jiǎn)稱(chēng)微碼控制)的基本思路是:用微指令產(chǎn)生微操作命令,用若干條微指令組成一段微程序?qū)崿F(xiàn)一條機(jī)器指令的功能(為了加以區(qū)別,將前面所講的指令稱(chēng)為機(jī)器指令)。設(shè)機(jī)器指令M執(zhí)行時(shí)需要三個(gè)階段,每個(gè)階段需要發(fā)出如下命令:階段一發(fā)送K1、K8命令,階段二發(fā)送K0、K2、K3、K4命令,階段三發(fā)送K9命令。當(dāng)將 條微指令送到微指令寄存器時(shí),微指令寄存器的K1和K8為1,即發(fā)出K1和K8命令,該微指令指出下一條微指令地址為00101,從中取出條微指令,送到微指令寄存器時(shí)將發(fā)出K0、K2、K3、K4命令,接下來(lái)是取第三條微指令,發(fā)K9命令。
微程序控制器的組成:
1、控制存儲(chǔ)器(Control Memory)用來(lái)存放各機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的微程序。譯碼器用來(lái)形成機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的微程序的入口地址。當(dāng)將一條機(jī)器指令對(duì)應(yīng)的微程序的各條微指令逐條取出,并送到微指令寄存器時(shí),其微操作命令也就按事先的設(shè)計(jì)發(fā)出,因而也就完成了一條機(jī)器指令的功能。對(duì)每一條機(jī)器指令都是如此。
2、微指令的寬度直接決定了微程序控制器的寬度。為了簡(jiǎn)化控制存儲(chǔ)器,可采取一些措施來(lái)縮短微指令的寬度。如采用字段譯碼法一級(jí)分段譯碼。顯然,微指令的控制字段將大大縮短。,一些要同時(shí)產(chǎn)生的微操作命令不能安排在同一個(gè)字段中。為了進(jìn)一步縮短控制字段,還可以將字段譯碼設(shè)計(jì)成兩級(jí)或多級(jí)。
控制器是指揮計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件按照指令的功能要求協(xié)調(diào)工作的部件,是計(jì)算機(jī)的神經(jīng)和指揮中心,由指令寄存器IR(InstructionRegister)、程序計(jì)數(shù)器PC(ProgramCounter)和操作控制器0C(OperationController)三個(gè)部件組成,對(duì)協(xié)調(diào)整個(gè)電腦有序工作極為重要。
指令寄存器:用以保存當(dāng)前執(zhí)行或即將執(zhí)行的指令的一種寄存器。指令內(nèi)包含有確定操作類(lèi)型的操作碼和指出操作數(shù)來(lái)源或去向的地址。指令長(zhǎng)度隨不同計(jì)算機(jī)而異,指令寄存器的長(zhǎng)度也隨之而異。計(jì)算機(jī)的所有操作都是通過(guò)分析存放在指令寄存器中的指令后再執(zhí)行的。指令寄存器的輸人端接收來(lái)自存儲(chǔ)器的指令,指令寄存器的輸出端分為兩部分。操作碼部分送到譯碼電路進(jìn)行分析,指出本指令該執(zhí)行何種類(lèi)型的操作;地址部分送到地址加法器生成有效地址后再送到存儲(chǔ)器,作為取數(shù)或存數(shù)的地址。
存儲(chǔ)器可以指主存、高速緩存或寄存器棧等用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí),先把它從內(nèi)存取到數(shù)據(jù)寄存器(DR)中,然后再傳送至IR。指令劃分為操作碼和地址碼字段,由二進(jìn)制數(shù)字組成。為了執(zhí)行任何給定的指令,必須對(duì)操作碼進(jìn)行測(cè)試,以便識(shí)別所要求的操作。指令譯碼器就是做這項(xiàng)工作的。指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。操作碼一經(jīng)譯碼后,即可向操作控制器發(fā)出具體操作的特定信號(hào)。
程序計(jì)數(shù)器:指明程序中下一次要執(zhí)行的指令地址的一種計(jì)數(shù)器,又稱(chēng)指令計(jì)數(shù)器。它兼有指令地址寄存器和計(jì)數(shù)器的功能。當(dāng)一條指令執(zhí)行完畢的時(shí)候,程序計(jì)數(shù)器作為指令地址寄存器,其內(nèi)容必須已經(jīng)改變成下一條指令的地址,從而使程序得以持續(xù)運(yùn)行。
為此可采取以下兩種辦法:
種辦法是在指令中包含了下一條指令的地址。在指令執(zhí)行過(guò)程中將這個(gè)地址送人指令地址寄存器即可達(dá)到程序持續(xù)運(yùn)行的目的。這個(gè)方法適用于早期以磁鼓、延遲線等串行裝置作為主存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)。根據(jù)本條指令的執(zhí)行時(shí)間恰當(dāng)?shù)貨Q定下一條指令的地址就可以縮短讀取下一條指令的等待時(shí)間,從而收到提高程序運(yùn)行速度的效果。
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