23、微程序控制CPU设计详解

微程序控制CPU设计详解

1. 微指令输入控制位

在微程序控制的CPU设计中，有几个关键的输入控制位，分别是Comp（取反）、IRB（指令寄存器字节）、IRW（指令寄存器字）和Imm（立即数），它们的功能各有不同：
- Comp (b91) ：该位用于取反控制。若其值为1，则操作数的反码将被选作加法器输入B；若为0，则直接选择操作数。
- IRB (b90) ：选择指令寄存器（IR）的前导字节作为加法器输入B。
- IRW (b89) ：选择IR的前两个字节作为加法器输入B。其中，IR中的前导字节是字中的低字节，下一个字节是高字节。
- Imm (b88) ：此位表示一个16位的立即数在输入控制B字段<79:64>中右对齐，该字段将成为加法器输入B。这意味着我们可以在微代码中实现一个常量，通常这个常量代表 +1、 -1、 16、 0等。在硬连线CPU中，这样的常量是硬连线的，无需使用触发器；而在微程序控制的CPU中，寄存器 - 立即数微指令允许在两者之间进行操作，任何16位常量都可以被复制、屏蔽或填充到寄存器中，从而完全消除硬连线常量。

2. 总线与通用控制

微指令的最左边11位<102:92>用于总线和通用控制。在讨论每个控制位之前，我们需要了解以下三个硬件设计特性：

2.1 指令队列与总线接口单元

IR实际上是指令队列或管道的一部分。在IR和中央内存总线之间，有一个片上硬件BIU（总线接口单元），简称为BU（总线单元