第四节 微程序控制器原理6.4.1 微程序控制的基本思想1. 若干微命令编制成一条微指令，控制实现 一步操作； 2. 若干微指令组成一段微程序，解释执行一 条机器指令；3. 微程序事先存放在控制存储器中，执行机 器指令时再取出1. 若干微命令编制成一条微指令，控制实现 一步操作； 2. 若干微指令组成一段微程序，解释执行一 条机器指令；6.4.2 组成原理1.主要部件 （1）控制存储器CM 功能：微地址 形成电路IRPSWPC微地址寄存器µAR控制存储器CM译码器微命令序列微命令字段 微地址字段µIR存放微程序 CM属于CPU，不属于主存储器2）微指令寄存器 µIR 功能：微地址 形成电路IRPSWPC微地址寄存器µAR控制存储器CM译码器微命令序列微命令字段 微地址字段µIR存放现行微指令 微命令字段：提供一步操作所需的微命令微地址字段：指明后续微地址的形成方式 提供微地址的给定部分微操作控制字段)(顺序控制字段)（3）微地址形成电路 功能：微地址 形成电路IRPSWPC微地址寄存器µAR控制存储器CM译码器微命令序列微命令字段 微地址字段µIR提供两类微地址 微程序入口地址：由机器指令操作码形成。
后续微地址：由微地址字段、现行微地 址、运行状态等形成2.工作过程 （1）取机器指令CM取指微指令µIR微命令字段译码器微命令主存机器指令IR微地址 形成电路IRPSWPC微地址寄存器µAR控制存储器CM译码器微命令序列微命令字段 微地址字段µIR取指微指令 控制存储器取指微指令微命令字段 微地址字段译码器微命令序列控制存储器微命令字段 微地址字段译码器微命令序列（2）转微程序入口IR操作码微地址形 成电路入口µAR微命令字段CM首条微指令（3）执行首条微指令µIRµIR译码器微地址 形成电路IRPSWPC微地址寄存器µAR控制存储器CM译码器微命令序列微命令字段 微地址字段µIR取指微指令 控制存储器取指微指令微命令字段 微地址字段译码器微命令序列IR控制存储器微命令字段 微地址字段译码器微命令序列微地址 形成电路IR微地址寄存器微地址 形成电路控制存储器微地址寄存器微命令字段 微地址字段控制存储器微命令字段 微地址字段微命令操作部件（4）取后续微指令微地址字段 现行微地址 运行状态微地址形 成电路后续微地址µARCM后续微指令 µIR微地址 形成电路IRPSWPC微地址寄存器µAR控制存储器CM译码器微命令序列微命令字段 微地址字段µIR微命令字段 微地址字段PSW微地址寄存器微地址 形成电路微命令字段 微地址字段PSW微地址寄存器微地址寄存器微地址 形成电路微地址寄存器（5）执行后续微指令 同（3）微地址 形成电路IRPSWPC微地址寄存器µAR控制存储器CM译码器微命令序列微命令字段 微地址字段µIR微命令字段 微地址字段PSW微地址寄存器微地址 形成电路微命令字段 微地址字段PSW微地址寄存器微地址寄存器微地址 形成电路微地址寄存器（6）返回 微程序执行完，返回CM (存放取指微指令的 固定单元)。
6.4.3 微指令格式和编码方法 1.格式分类 （1）垂直型微指令优点：一条微指令定义并执行几种并行的基本操作微指令短、简单、规整，便于编写微 程序 缺点：微程序长，执行速度慢；工作效率低 （2）水平型微指令一条微指令定义并执行一种基本操作优点： 缺点：微指令长，编写微程序较麻烦微程序短，执行速度快3）混合型微指令微指令不长，便于编写；微程序不长，执行 速度加快在垂直型的基础上增加一些不太复杂的并行 操作例.长城203微指令AI BI ZO AOP MOP KK ST3 3 3 3 4 4 4运算器 输入控 制运算器 输出控 制操作 类型 控制访M 、 I/O 控制常数辅助 操作2.编码方法 （1）直接控制法例. 某微指令微命令按位给出不需译码，产生微命令的速度快； 信息的表示效率低C0 R W1 1 1C0=0 进位初值为0 1 进位初值为1R=0 不读 1 读0 不写 1 写W=微指令中通常只有个别位采用直接控制法2）分段直接编译法例.对加法器输入端进行控制。
微命令由字段编码直接给出000 不发命令微指令中设置AI字段，控制 加法器的输入选择加法器A BR、C D、ER、C D、FAI3010 C A100 F B…001 R A 010 C A 011 D B011 D B？微命令分组原则： 同类操作中互斥的 微命令放同一字段不能同时出现C D操作唯一；加法器A输入端的控制命令放 AI字段，B输入端的控制命令 放BI字段加法器A BR、C D、ER、C D、F000 不发命令010 C A100 E A001 R A011 D AC DAI BI3 3010 C A000 不发命令010 C B100 F B001 R B011 D B011 D BAI：BI：一条微指令能同时 提供若干微命令，便于组织各种操作编码较简单；（3）分段间接编译法例. 微命令由本字段编码和其他字段解释共同给 出C =C A 1) 设置解释位或解释字段解释位1 A为某类命令 0 A为常数2) 分类编译 按功能类型将微指令分类，分别安排各类微 指令格式和字段编码，并设置区分标志。
4）其他编码方法 1) 微指令译码与机器指令译码复合控制例.机器指令寄存器号 寄存器传A微指令译码器译码器001R AR1A门例. 2) 微地址参与解释004微地址指令操作码 1.微程序入口地址的形成 微指令取指标志 变址标志 0116.4.4 微地址形成方式微程序入口 功能转移（1）一级功能转移 各操作码的位置、位数固定，一次转换成功 入口地址=页号，操作码 例. 机器指令10F(8位) 入口地址=000FH CM机器指令210(8位) 入口地址=0010H 000F 0010无条件转 微地址1微地址1 微程序1无条件转 微地址2微地址2微程序2功能转移 功能转移0页（2）二级功能转移各类指令操作码的位置、位数不固定， 分类转： 需两 次转换 指令类型标志 区分指令类型 功能转： 指令操作码 区分操作类型 （3）用可编程逻辑阵列PLA实现功能转移入口地址 1 PLAIR入口地址 2 2.后续微地址的形成 （1）增量方式 以顺序执行为主，辅以各种常规转移方式。
顺序：现行微地址+1 跳步：现行微地址+2 无条件转移：现行微指令 给出转移微地址 CMA A+1 A+2BB条件转移：现行微指令给 出转移微地址和转移条件 B 转移条件 CC(条件满足)(条件不满足)转微子程序：现行微指令 给出微子程序入口 转移条件 C DD微子程序返回微主程序：现行微指 令给出寄存器号 A+1RR微指令 给定后续微地址 高位部分 （2）断定方式 由直接给定和测试断定相结合形成微地址 给定部分 断定条件指明后续微地址低 位部分的形成方式 例.微指令 D（给定） A（条件）2位位数可变微地址10位，约定：A=01 10微地址低4位为操作码，D给定高 位；微地址低3位为机器指令目的寻址方式微地址低3位为机器指令源寻址方式67 11编码，D给定高 位；编码，D给定高 位716路 分支8路分支8路分支同步控制，用统一微指令周期控制各条微指 令执行 P 6.4.5 微程序时序安排微指令周期 微指令 打入 µIR二级时序：控制数 据通路 操作 结果打 入目的 地，读取后续 微指令后续微 地址打 入 µAR时钟周期 6.4.6 微程序控制方式优缺点及应用 1.优点 （1）设计规整，设计效率高； （2）易于修改、扩展指令系统功能； （3）结构规整、简洁，可靠性高； （4）性价比高。
2.缺点 （1）速度慢访存频繁 转移较多 （2）执行效率不高 3.应用范围 用于速度要求不高、功能较复杂的机器中特别适用于系列机未充分发挥数据 通路本身具有的 并行能力。