计算机组成原理学习笔记第6章中央处理器CPU 6.10 微程序控制器

名人说：非学无以广才，非志无以成学。——诸葛亮
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• • • • 0.思维导图
      • 1.微程序控制器基本思想
      • 2.微程序控制器工作原理
      • 3.单总线结构CPU
      • 4.单总线CPU微指令构造
      • 5.程序、微程序、指令、微指令对应关系
      • 6.微程序控制器组成原理框图(下址字段)
      • 7.微程序优势与劣势

★观前提示：本专栏笔记内容适合有一定的基础或复习时观看，内容如有错，还请大家评论指出！非常感谢！

0.思维导图

1.微程序控制器基本思想

◆ 1️⃣硬布线：同步逻辑、繁，快，贵，难改

• 一条指令多个时钟周期
• 一个时钟周期一个状态
• 一个状态对应一组并发信号

◆ 2️⃣微程序：存储逻辑、简、慢、廉，易改

• 将并发信号事先存储为微指令
• 一条指令对应多条微指令
• 状态等同与存储器地址

2.微程序控制器工作原理

◆ 微程序是利用软件方法来设计硬件的技术
◆ 将完成指令所需的控制信号按格式编写成微指令，存放到控制存储器

• 一条机器指令对应一段微程序（多条微指令）
• 指令取指执行→微程序的执行→执行多条微指令→依次生成控制信号

◆ 存储技术和程序设计相结合，回避复杂的同步时序逻辑设计

3.单总线结构CPU

◆ 主要部件都连接在总线上
◆ 各部件间通过总线进行传输

4.单总线CPU微指令构造

◆ 操作控制字段： 存储操作控制信号
◆ 每一位对应一个控制信号，也称微命令，可同时给出多个操作信号
◆ 顺序控制字段： 用于控制微程序的执行顺序
◆ 判别逻辑为零，下一条微指令地址从下址字段获取，否则按约定规则生成

5.程序、微程序、指令、微指令对应关系

6.微程序控制器组成原理框图(下址字段)

7.微程序优势与劣势

◆ 速度慢、访存频繁、成本低廉
◆ 设计规整，设计简单，易于修改、扩展指令系统功能

• 适合CISC等功能较复杂的系列机 X86、IBM S/360、 DEC VAX
• 可写控存方便修复出厂故障 Intel Core 2 、Intel Xeon

◆ 硬布线控制器执行速度快，但设计复杂，代价昂贵，不便于修改

• 适合RISC计算机，如MIPS，ARM

★小总结：在上一节的学习中，对硬布线控制器如何设计进行了学习，对相关知识有了一定的理解。本节内容，对新的概念微程序控制器进行了学习，通过本节内容的学习，学习到了微程序控制器基本思想、原理、程序、微程序、指令、微指令对应关系等内容，对微程序控制器等有了一定的认识。

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课件资料及视频学习：MOOC计算机组成原理(华中科大)
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