计算机组成原理互斥性分组译码,计算机组成原理微程序计.doc

计算机组成原理微程序计

已知某机采用微程序控制方式，其存储器容量为512×48(位)，微程序在整个控制存储器中实现转移，可控制微程序的条件共4个，微指令采用水平型格式，后继微指令地址采用断定方式，如图所示：

←操作控制→ ←—————— 顺序控制 ————————→

微指令中的三个字段分别应多少位？

画出对应这种微指令格式的微程序控制器逻辑框图。

解：(1)假设判别测试字段中每一位为一个判别标志，那么由于有4个转移条件，故该字段为4位，(如采用字段译码只需2位)，下地址字段为9位，因为控制容量为512单元，微命令字段是( 48 – 4 - 9 )= 35 位。

(2)对应上述微指令格式的微程序控制器逻辑框图B1.2如下：其中微地址寄存器对应下地址字段，P字段即为判别测试字段，控制字段即为微命令子段，后两部分组成微指令寄存器。地址转移逻辑的输入是指令寄存器OP码，各状态条件以及判别测试字段所给的判别标志(某一位为1)，其输出修改微地址寄存器的适当位数，从而实现微程序的分支转移。

图B1.2

2．某计算机有8条微指令I1—I8，每条微指令所包含的微命令控制信号见下表，a—j 分别对应10种不同性质的微命令信号。假设一条微指令的控制字段仅限8位，请安排微指令的控制字段格式。

a*(b,c,d,e,f,g,h,j) b*(c,d,e,h) c*(d,e,g,h) d*(e,f,g,h) e*(g,,i) f*(g) g*(i) h*(j)

解：为了压缩指令字的长度，必须设法把一个微指令周期中的互斥性微命令信号组合在一个小组中，进行分组译码。经分析，(e ,f ,h)和(b, i, j)可分别组成两个小组或两个字段，然后进行译码，可得六个微命令信号，剩下的a, c, d, g 四个微命令信号可进行直接控制，其整个控制字段组成如下：

01　 e 01 b

直接控制 10　 f 10　i

a c d g 11　 h 11　j

4位 2位 2位

3．运算器结构如图B5.2所示，R1 ，R2，R3 是三个寄存器，A和B是两个三选一的多路开关，通路的选择由AS0 ,AS1 和BS0 ，BS1端控制，例如BS0BS1 = 11时，选择R3 ，BS0BS1 = 01时，选择R1……，ALU是算术 / 逻辑单元。S1S2为它的两个操作控制端。其功能如下：

图B5.2

S1S2 = 00时，ALU输出 = A

S1S2 = 01时，ALU输出 = A + B

S1S2 = 10时，ALU输出 = A – B

S1S2 = 11时，ALU输出 = A⊕B

请设计控制运算器通路的微指令格式。

解：采用水平微指令格式，且直接控制方式，顺序控制字段假设4位，其中一位判别测试位：

2位 2位 2位 3位 1位 3位

←——————————直接控制———————————→ ←———-顺序控制-------→

当P = 0时，直接用μAR1——μAR3形成下一个微地址。

当P = 1时，对μAR3进行修改后形成下一个微地址。

4．某机运算器框图如图B7.1所示，其中ALU由通用函数发生器组成，M1—M3为多路开关，采用微程序控制，若用微指令对该运算器要求的所有控制信号进行微指令编码的格式设计，列出各控制字段的编码表。

图B7.1

解：当24个控制信号全部用微指令产生时，可采用字段译码法进行编码控制，采用的微指令格式如下(其中目地操作数字段与打入信号段可结合并公用，后者加上节拍脉冲控制即可)。

3位 3位 5位 3位 2位

X

目的操作数 源操作数 运算操作 直接控制 判别 下地址字段

编码表如下