CPU
指令周期¶
数据通路¶
lw 指令¶
sw 指令¶
beq 指令¶
addi 指令¶
add 指令¶
单总线数据通路指令方框图¶
时序与控制¶
指令周期基本概念：
- 时钟周期 = 节拍脉冲 = 震荡周期（能完成一次微操作）
- 机器周期 = CPU 周期（可完成复杂操作）
- 指令周期：从主存取出一条指令并执行的时间
- 定长指令周期：早期三级时序系统
- 机器周期固定，节拍数固定，按机器周期同步
- 变长指令周期：现代时序系统
- 机器周期可变，节拍数可变，按时钟周期同步
硬布线控制器¶
采用 Moore 型状态机
定长指令周期：
变长指令周期：
微程序控制器¶
一条微指令通常至少包含两大信息：
- 操作控制字段
- 顺序控制字段
组成原理¶
设计¶
控制字段编码方法：
- 直接表示法：
- 缺点：
- 指令太长
- 控存容量大
- 编码表示法：
- 注意 8 个互斥命令需要编为 4 组，因为 8 个互斥 + 1 个无信号 = 9 个状态
- 缺点：速度慢
- 混合表示法：
微指令地址字段形成方法：
- 下址字段法：微指令长，控存容量大
- 计数器法 \(\mu PC\) ：微指令短，需要加法器
格式：
- 水平型：一个微指令周期能同时给出多个微命令
- 控制字段采用上面三种表示法的都是水平型微指令
- 并行操作能力强，效率高，灵活性强
- 微指令字较长，微程序短，控存容量大，性能好
- 垂直型：一个微指令只包含 1 到 2 个微命令
- 字长短，微程序长，控存容量小，性能差，牺牲了并行性
- 易于掌握
- 基本被淘汰
微程序示例（水平型）：
- 取指：
- lw 指令：
- sw 指令：
- beq 指令：
- add、addi 指令：
- 计数器控制法：
