微指令序列器的实现

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概述

数字处理器过程可以通过微程序控制单元灵活地管理。微指令序列器是负责检索和执行微指令的关键组件，位于微程序控制单元的核心。本文将探讨微指令序列器的设计，并了解其如何实现。

微指令序列器

在采用微程序的计算机中，管理微指令序列的电路称为微指令序列器。它负责生成下一条要执行的微指令的地址，并确保它们按正确的顺序执行。

微指令序列器通常包含以下组件：

• 存储微指令的控制存储器。

• 程序计数器 (PC)，存储当前微指令的地址。

• 一个控制器，生成下一条要执行的微指令的地址。

• 一个定时电路，确保微指令按正确的顺序执行。

微指令按顺序存储在控制存储器中。序列中第一条微指令的地址作为 PC 的初始化点。序列控制器生成下一条要执行的微指令的地址。定时电路确保微指令按正确的顺序执行。

实现

将微指令序列器投入使用的过程涉及创建微程序控制单元获取和执行微指令所需的部件和逻辑。以下是实现过程的总体描述：

设计控制存储器

• 确定实现适当的控制信号集所需的微指令数量。

• 在设计控制存储器时，使用合适的存储器技术，例如 ROM 或 PLA（可编程逻辑阵列）。

• 分配每个微指令的地址和相关的控制信号。

计算机程序计数器

• 创建一个程序计数器，跟踪下一条要获取的微指令的位置。

• 根据控制存储器中微指令的数量计算程序计数器的宽度。

获取微指令

• 使用程序计数器访问控制存储器并获取位于指定地址的微指令。

• 获取的微指令通常被放置在微指令寄存器 (MIR) 中，用于解码和生成控制信号。

生成控制信号

• 解码获取的微指令以获得各种 CPU 组件所需的控制信号。

• 根据解码的微指令创建逻辑电路或控制信号生成器以生成所需的控制信号。

• 组合逻辑电路、多路复用器或其他合适的部件可用于生成控制信号。

逻辑排序

• 建立排序逻辑以管理微指令的流程。

• 根据微程序的复杂性，可以使用基于计数器的技术或有限状态机 (FSM) 来实现此逻辑。

• 在程序中添加控制流指令，例如条件分支和跳转，以根据特定条件更改微指令的顺序。

计算下一个地址

• 确定将用于确定下一条要获取的微指令地址的逻辑。

• 程序计数器可能需要递增以获取下一条顺序的微指令，或者根据分支和跳转等控制流指令进行修改。

执行监督

• 创建确保微指令正确执行所需的定时和控制电路。

• 协调微指令的定时和排序，以确保控制信号在正确的时间和持续时间内生成。

重复这些步骤以获取每条微指令

• 对存储在控制存储器中的每条微指令重复步骤 3 到 7，确保以正确的顺序生成和执行所有必需的控制信号。

结论

微指令序列器的开发是微程序控制单元的一个关键组成部分。它通过检索、解码和生成必要的控制信号，简化了微指令的有效执行。通过仔细设计控制存储器、程序计数器、排序逻辑和控制信号生成，设计人员可以构建一个强大的微指令序列器，有效地控制微程序处理器的操作。微指令序列器对于实现控制灵活性至关重要，使处理器能够有效地执行各种操作并执行复杂指令。