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在微程序控制的計算機中,將由同時發出的控制信號所執行的一組微操作稱為微指令。所以微指令就是把同時發出的控制信號的有關信息彙集起來形成的。將一條指令分成若干條微指令,按次序執行就可以實現指令的功能。若干條微指令可以構成一個微程序,而一個微程序就對應了一條機器指令。因此,一條機器指令的功能是若干條微指令組成的序列來實現的。簡言之,一條機器指令所完成的操作分成若干條微指令來完成,由微指令進行解釋和執行。微指令的編譯方法是決定微指令格式的主要因素。微指令格式大體分成兩類:水平型微指令和垂直型微指令。

1概述

從指令與微指令,程序與微程序,地址與微地址的一一對應關係上看,前者與內存儲器有關,而後者與控制存儲器(它是微程序控制器的一部分。微程序控制器主要由控制存儲器、微指令寄存器和地址轉移邏輯三部分組成。其中,微指令寄存器又分為微地址寄存器和微命令寄存器兩部分)有關。同時從一般指令的微程序執行流程圖可以看出。每個CPU周期基本上就對應於一條微指令。
微指令的編譯方法是決定微指令格式的主要因素.考慮到速度,成本等原因,在設計計算機時採用不同的編譯法 .因此微指令的格式大體分成兩類:水平型微指令和垂直型微指令。

2水平型微指令

一次能定義並執行多個并行操作微命令的微指令,叫做水平型微指令.水平型微指令的一般格式如下:
控制欄位 判別測試欄位 下地址欄位
按照控制欄位的編碼方法不同,水平型微指令又分為三種:一種是全水平型(不譯法)微指令,第二種是欄位解碼法水平型微指令,第三種是直接和解碼相混合的水平型微指令。

3垂直型微指令

微指令中設置微操作碼欄位,採用微操作碼編譯法,由微操作碼規定微指令的功能,稱為垂直型微指令。
垂直型微指令的結構類似於機器指令的結構.它有操作碼,在一條微指令中只有l-2個微操作命令,每條微指令的功能簡單,因此,實現一條機器指令的微程序要比水平型微指令編寫的微程序長得多 .它是採用較長的微程序結構去換取較短的微指令結構。

4水平型微指令與垂直型微指令的比較

(1)水平型微指令并行操作能力強,指令高效,快速,靈活,垂直型微指令則較差。
(2)水平型微指令執行一條指令時間短,垂直型微指令執行時間長。
(3)由水平型微指令解釋指令的微程序,有微指令字較長而微程序短的特點。垂直型微指令則相反。
(4)水平型微指令用戶難以掌握,而垂直型微指令與指令比較相似,相對來說,比較容易掌握。

5微指令和微操作

一台數字計算機基本上可以劃分為兩大部分---控制部件和執行部件。控制器就是控制部件,而運算器、存儲器、外圍設備相對控制器來說就是執行部件。那麼兩者是怎麼聯繫的呢?控制部件與執行部件的一種聯繫就是通過控制線。控制部件通過控制線向執行部件發出各種控制命令,通常這種控制命令叫做微命令,而執行部件接受微命令后所執行的操作就叫做微操作。控制部件與執行部件之間的另一種聯繫就是反饋信息。執行部件通過反饋線向控制部件反映操作情況,以便使得控制部件根據執行部件的狀態來下達新的微命令,這也叫做「狀態測試」。微操作在執行部件中是組基本的操作。由於數據通路的結構關係,微操作可分為相容性和相斥性兩種。
在機器的一個CPU周期中,一組實現一定操作功能的微命令的組合,構成一條微指令。一般的微指令格式由操作控制和順序控制兩部分構成。操作控制部分用來發出管理和指揮全機工作的控制信號。其順序控制部分用來決定產生下一個微指令的地址。事實上一條機器指令的功能是由許多條微指令組成的序列來實現的。這個微指令序列通常叫做微程序。既然微程序是由微指令組成的,那麼當執行當前的一條微指令的時候。必須指出後繼微指令的地址,以便當前一條微指令執行完畢以後,取下一條微指令執行。
機器指令和微指令的關係歸納如下:
1.一條機器指令對應一個微程序,這個微程序是由若干條微指令構成的。因此,一條機器指令的功能是若干條微指令組成的序列來實現的。簡而言之,一條機器指令所完成的操作劃分成若干條微指令來完成,由微指令進行解釋和執行。
2.從指令與微指令,程序與微程序,地址與微地址的一一對應關係上看,前者與內存儲器有關,而後者與控制存儲器(它是微程序控制器的一部分。微程序控制器主要由控制存儲器、微指令寄存器地址轉移邏輯三部分組成。其中,微指令寄存器又分為微地址寄存器和微命令寄存器兩部分)有關,與此相關也有相對應的硬設備。
3.從一般指令的微程序執行流程圖可以看出。每個CPU周期就對於一條微指令。這就告訴我們怎麼設計微程序,也將使得我們進一步體驗到機器指令很微指令的關係。

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