计算机组成原理第6版第二章答案_计算机组成原理唐朔飞第二版答案

计算机组成原理（第十章）　　第十章：控制单的设计　　组合逻辑设计　　微程序设计　　控制器的类型：　　组合逻辑型：　　核心是微操作产生部件，用组合逻辑设计思想，以布尔代数为工具设计。　　输入信号：来自指令译码器的输出、时序发生器的时序信号和程序运行结果特征以及状态，输出：为带有时间标志的微操作控制信号

　　微程序控制型：　　将机器指令分解为基本微命令序列，用二进制码表示微命令，并编成微指令，多条微指令形成微程序。　　每种机器指令对应一段微程序，在制造CPU时固化在CPU中的一个控制存储器中（CS或CM）中。执行一条机器指令时，CPU依次从CS中取微指令，从而产生了微命令。　　基本概念：　　微命令：　　微程序控制计算机中的微操作控制信号　　微操作：　　控制器总执行部件接受微指令后所进行的操作，是指令序列中最基本，不可分割的动作　　微指令：　　在微程序控制的计算机中，同时发出的控制信号所执行的一组微操作　　微程序：　　由微指令组成的序列称为微程序　　控制存储器：　　微程序存放于存储器中，由于该存储器主要放控制命令和下一条执行的微指令地址　　因此被称为控制存储器　　微周期：　　执行一条微指令和取出一条微指令所需要的时间　　相斥性微命令：　　不能再一个微周期出现的微命令　　相容性微命令：　　能在一个微周期出现的微命令　　微操作的节拍安排：　　假设：采用同步控制方式　　一个机器周期内有３个节拍（时钟周期）　　CPU内部结构采用非总线方式　　1. 安排微操作时序的原则　　1）微操作的先后顺序不得随意更改　　2）被控对象不同的微操作尽量安排在一个节拍内完成　　3）占用时间较短的微操作尽量安排在一个节拍内完成并允许有先后顺序　　2. 取址周期微操作的节拍安排

　　3. 间址周期微操作的节拍安排

　　4. 执行周期微操作的节拍安排　　不访存的：

　　访存的：

　　5. 中断周期微操作的节拍安排

　　组合逻辑设计步骤：　　设计指令的操作码，确定指令长度是固定的还是变长的　　确定机器周期、节拍和时钟周期，确定机器周期是固定的还是可变长的　　根据指令功能和CPU的结构图，绘制每一条指令微操作流程图并综合成一个总的流程图　　给微操作流程图安排时序，确定每条指令所需的机器周期以及在各机器周期需要完成的操作，排出微操作时间表　　根据操作时间表写出微操作的逻辑表达式，即　　微操作=周期·节拍·时钟脉冲·指令码·其他条件　　根据微操作的表达式画出组合逻辑电路　　

（具体不画了）　　写出微操作命令的最简表达式：

　　画出逻辑图：

　　微程序设计：　　设计思想：1951年英国剑桥大学教授 Wilkes提出　　微指令格式：

　　控制字段：　　操作控制，发出各种控制信号　　下址字段：　　顺序控制，指出下调微指令地址，以控制微指令序列的执行顺序　　1.水平型微指令　　一次能定义并执行多个并行操作　　如直接编码、字段直接编码、字段间接编码，直接和字段混合编码　　2.垂直型微指令　　类似机器指令操作码的方式　　由微操作码字段规定微指令的功能　　两种微指令格式的比较：　　1）水平型微指令比垂直型微指令并行操作能力强，灵活性强　　2）水平微指令执行一条机器指令所要的微指令数目少，速度快　　3）水平型微指令用较短的微程序结构换取较长的微指令结构　　4）水平微指令与机器指令差别大　　微程序控制单框图　　1.机器指令对应的微程序

　　2.微程序控制单的基本框图　　至CPU内部和系统总线的控制信号

　　工作原理：　　1）取指阶段　　执行取指微程序

　　由CMDR发命令形成下一条微指令地址 M +1

　　由CMDR发命令形成下条微指令地址,M +2

　　由CMDR发命令

　　2）执行阶段　　执行LDA微程序

　　由CMDR发出命令形成下条微指令的地址P +1

　　由CMDR发出命令形成下条微指令的地址P +2

　　由CMDR发出命令形成下条微指令的地址M

　　3）取指阶段　　执行取指微程序

　　全部微指令存在CM中，执行过程中只需要读出　　微程序控制方式（微指令的编码方式）　　1.直接编码（直接控制）方式　　速度最快　　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

　　2.字段直接编码方式　　将微命令的控制字段分成若干“段” 　　每段经译码后发出控制信号

　　每个字段中的命令是互斥的　　缩短了微指令的字长，增加了译码时间　　3.字段间接编码方式

　　4.混合编码　　直接编码和字段编码（直接和间接）混合使用　　5.其他　　微指令序列地址的形成　　1.微指令的下地址字段指出（判断方式）　　2.根据机器指令的操作码形成：根据机器指令的操作码，由微地址形成部件对应该机器指令微程序的首地址　　3.增量计数器（顺序地址）　　4.分支转移（转移指令）　　5.通过测试网络

　　6.由硬件产生微程序入口地址　　加电后，第一条微指令地址　　由专门硬件产生中断周期　　由硬件产生中断周期微程序首地址　　7.后续微指令地址形成方式原理图

　　静态微程序设计和动态微程序设计：　　静态：微程序无须改变，采用ＲＯＭ　　动态：通过改变微指令和微程序改变机器指令，有利于仿真，采用ＥＰＲＯＭ　　毫微程序设计：　　１．毫微程序设计的基本概念　　微程序设计用微程序解释机器指令　　毫微程序设计用毫微程序解释微程序　　毫微指令与微指令的关系好比微指令与机器指令的关系

　　串行微程序控制和并行微程序控制

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