计算机组成原理第六章

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1、计算机组成原理计算机组成原理第第6章章 计算机的控制器部件计算机的控制器部件计算机组成原理计算机组成原理2主要学习内容主要学习内容控制器的功能、控制器的功能、组成部件以及指令成部件以及指令执行步行步骤控制方式和控制方式和时序序产生生硬硬连线控制器部件控制器部件设计方法（了解）方法（了解）微程序控制器部件微程序控制器部件设计方法（重点）方法（重点） 控制器控制器优化技化技术：指令流水：指令流水线和向量和向量处理机技理机技术计算机组成原理计算机组成原理3一一 控制器的功能概述控制器的功能概述冯. 诺依曼依曼结构的构的计算机算机 “存存储程序程序”计算机，算机，设置内存，存放程序和数据置内存，存放程

2、序和数据 在程序运行之前将程序在程序运行之前将程序调入内存，然后入内存，然后执行程序行程序计算机的功能是算机的功能是执行程序行程序 程序是依次排列起来的指令序列程序是依次排列起来的指令序列计算机算机执行程序的基本行程序的基本过程程 从程序首地址开始从程序首地址开始执行第一条指令行第一条指令 分步分步执行每一条指令，并形成下一条待行每一条指令，并形成下一条待执行指令地址行指令地址 自自动地地连续执行指令，直到程序的最后一条指令行指令，直到程序的最后一条指令计算机组成原理计算机组成原理4控制器的功能概述控制器的功能概述控制器的功能就是控制指令的控制器的功能就是控制指令的执行行过程程 能能够正确并且

3、自正确并且自动地地连续执行指令行指令 按程序中按程序中设定的指令次序定的指令次序执行行 能能够正确并分步完成每一条指令正确并分步完成每一条指令规定的功能定的功能 读取指令取指令 分析指令分析指令 执行指令行指令 能能够在在执行程序的行程序的过程中响程中响应并并处理中断理中断 使使计算机得以更有效的地兼算机得以更有效的地兼顾几几项工作工作 进一步一步讲，就是向，就是向计算机算机各功能部件各功能部件 (运算器运算器、存存储器器、总线、输入入输出出设备的接口的接口，也包括，也包括控制控制器部件器部件本身本身) 提供它提供它们每一个步每一个步骤协调运行所需要的运行所需要的控制信号。控制信号。计算机组成

4、原理计算机组成原理5控制器的组成概述控制器的组成概述 程序程序计数器数器 PC 存放指令地址，有存放指令地址，有 增量增量 或或 接收新接收新值的功能的功能 指令寄存器指令寄存器 IR 存放指令内容：操作存放指令内容：操作码与操作数地址与操作数地址 指令指令执行步行步骤标记线路路 指明每条指令的指明每条指令的执行步行步骤和相和相对次序关系次序关系 控制信号控制信号产生生线路路 给出出计算机各功能部件算机各功能部件协同运行所需要的控制信号同运行所需要的控制信号主脉冲源与启停控制线路主脉冲源与启停控制线路计算机组成原理计算机组成原理6控制器组成和在整机中的地位控制器组成和在整机中的地位 在计算机硬

5、件系统中，控制器处于指挥控制地位在计算机硬件系统中，控制器处于指挥控制地位计算机组成原理计算机组成原理7二二 两种不同类型的控制器两种不同类型的控制器 根据根据指令步骤标记线路指令步骤标记线路和和控制信号产生线控制信号产生线路路不同的组成和不同的运行原理，有两种不同不同的组成和不同的运行原理，有两种不同类型的控制器：类型的控制器：硬连线控制器硬连线控制器( (组合逻辑控制器组合逻辑控制器) )： 采用组合逻辑线路、依据指令及其执采用组合逻辑线路、依据指令及其执行步骤直接产生控制信号。行步骤直接产生控制信号。微程序控制器微程序控制器：采用存储器电路把控制信号存储起来，依采用存储器电路把控制信号存

6、储起来，依据指令执行的步骤读出要用到的信号组合。据指令执行的步骤读出要用到的信号组合。计算机组成原理计算机组成原理8硬连线硬连线vs微程序微程序微程序其实质是组合逻辑的另一种实现方式。将组合逻辑的输出结果存放在RAM或ROM 内，将输入信号作为ROM或RAM 的地址通过查表得到逻辑输出结果。例子（4输入与门）： 多输出的情况:n个输入，m个输出，RAM或ROM 大小为 2n x m bits计算机组成原理计算机组成原理9 比较比较对于控制器于控制器设计，控制器有两种控制器有两种设计方法方法：硬布硬布线控制器：它是将指令控制器：它是将指令执行行时的各个机器周期的微操作信号用的各个机器周期的微操作

7、信号用时序序逻辑电路来路来实现，硬布，硬布线控制器速度快，但控制器速度快，但设计复复杂繁繁琐，适合于，适合于RISC结构。构。微程序控制器：它是将机器指令根据其微程序控制器：它是将机器指令根据其执行步行步骤所需的控制信号当前所需的控制信号当前状状态形成若干条微指令存形成若干条微指令存储起来，指令起来，指令执行行时从控制存从控制存储器中依次取器中依次取出出这些微指令，些微指令，发出指令所需要的全部微操作控制信号，从而完成指出指令所需要的全部微操作控制信号，从而完成指令的令的执行。微程序控制器相行。微程序控制器相对硬布硬布线控制器速度慢，但控制器速度慢，但设计比比较规整，整，易于易于实现指令系指令

8、系统修改，适合于修改，适合于CISC结构。构。微程序控制器微程序控制器相比相比较硬硬连线逻辑实现的的优点、缺点：点、缺点： 1、改、改变逻辑功能只需要改功能只需要改变ROM或或RAM的内容，升的内容，升级或更改或更改电路非路非常方便。常方便。 2、采用、采用RAM或或ROM实现，查找需要找需要时间，逻辑实现速度没有硬速度没有硬连线逻辑快。快。计算机组成原理计算机组成原理10三、指令周期指令周期：指令周期：是指是指计算机从内存取出一条指令并完成算机从内存取出一条指令并完成该指令的指令的执行所需行所需要的要的时间。不同指令的指令周期可以是不相同的。不同指令的指令周期可以是不相同的。一个指令周期可能

9、由若干个机器周期一个指令周期可能由若干个机器周期组成。成。机器周期：机器周期：又称又称为CPU周期周期，用于完成，用于完成1次内存的操作（次内存的操作（读或写或写访问）或者或者1次次ALU的运算，或者的运算，或者1次次总线传送（指令送（指令执行行过程中的一个完整程中的一个完整功能步功能步骤）一般一般规定定为CPU与内存交与内存交换1次信息（次信息（读或写内存）所需要的或写内存）所需要的时间。一个机器周期的功能需要多个一个机器周期的功能需要多个时钟周期完成周期完成。通常情况下：一条指令的通常情况下：一条指令的执行行过程包括程包括读指令（取指步指令（取指步骤1）、指）、指令令译码（取指步（取指步骤

10、2）、）、ALU执行（行（执行步行步骤1）、内存）、内存读写（写（执行行步步骤2）、数据写回（）、数据写回（执行步行步骤3）等）等5个步个步骤组成（不同成（不同计算机系算机系统或不同指令或不同指令执行步行步骤可能不同）。一般每个步可能不同）。一般每个步骤对应一个机器周一个机器周期。期。时钟周期：周期：又称又称为节拍周期拍周期，是指，是指CPU执行一个微操作命令（即控制行一个微操作命令（即控制信号）的最小信号）的最小时间单位，也即位，也即T周期。周期。 每个执行步骤分解为若干个微操作命令实现，每个微操作的执行周期为一个时钟周期（节拍周期）。计算机组成原理计算机组成原理11指令周期、机器周期、时钟

11、周期的关系计算机组成原理计算机组成原理12节拍信号TS1TS4和时钟信号源的关系下例中，每四个下例中，每四个节拍信号构成一个机器周期。（拍信号构成一个机器周期。（TS1,TS2.TS3,TS4信号控信号控制一个机器周期中微操作的制一个机器周期中微操作的执行行顺序）序）机器周期机器周期机器周期机器周期1 1计算机组成原理计算机组成原理13 全部指令都选用全部指令都选用相同执行时间相同执行时间完成的系统被称为完成的系统被称为单周期单周期CPUCPU，指令周期取决于用时最长的指令，指令周期取决于用时最长的指令，例如每，例如每条指令都用条指令都用 5 5个步骤的时间完成，控制各部件运行的信号在整个步骤

12、的时间完成，控制各部件运行的信号在整个指令周期不变化，因此每个部件在一个指令周期中只能执行个指令周期不变化，因此每个部件在一个指令周期中只能执行一项操作，系统性能和资源利用率很低，原理正确但一项操作，系统性能和资源利用率很低，原理正确但不实用不实用。 IFIDEXE MEMWB单周期单周期CPUCPU指令周期指令周期IFIDEXE MEMWB指令周期指令周期计算机组成原理计算机组成原理14 依据不同指令各自的功能需求为其依据不同指令各自的功能需求为其选择不等选择不等的执行步骤的执行步骤的系统被称为的系统被称为多周期多周期CPUCPU 控制各部件运行的控制信号随着指令执行步骤改变，控制各部件运行

13、的控制信号随着指令执行步骤改变，同一个部件可以在不同的执行步骤完成不同的操作，系统性能同一个部件可以在不同的执行步骤完成不同的操作，系统性能和资源利用率更高。相邻指令可以完全串行执行，也可能部分和资源利用率更高。相邻指令可以完全串行执行，也可能部分时间重叠，时间重叠，更实用更实用。IFIDEXEWB指令周期指令周期IFID指令周期指令周期IFIDEXE MEMWB指令周期指令周期CPU时钟时钟CPI 4多周期多周期CPUCPU计算机组成原理计算机组成原理15四、指令的执行过程（一）指令（一）指令执行行过程概述程概述（二）典型指令的（二）典型指令的执行行过程程（三）（三）计算机的工作算机的工作过

14、程程计算机组成原理计算机组成原理16（一）指令执行过程概述 一条指令的一条指令的执行行过程包括程包括取指令取指令、执行指令行指令两大两大阶段段,执行指令根据行指令根据实际情况可分成多个情况可分成多个阶段：段： 1、取指令、取指令 （1）送指令地址：）送指令地址：当前指令的地址由程序当前指令的地址由程序计数器数器PC指出，指出，PC的内容送到地址寄存器的内容送到地址寄存器AR，同，同时PC的内容的内容递增以指向下一条指令的地址；即增以指向下一条指令的地址；即PCAR, PC+1（2）读取指令：取指令：AR的的输出通出通过地址地址总线送到存送到存储器的器的地址端，指明指令所在的地址地址端，指明指令

15、所在的地址单元，控制器元，控制器发出出读控控制信号制信号，控制从存，控制从存储器中器中读出出这条指令；条指令；该指令通指令通过数据数据总线送到指令寄存器送到指令寄存器IR；即；即RAM IR计算机组成原理计算机组成原理17（一）指令执行过程概述（3）指令）指令译码：由指令由指令译码器器对IR中的指令其中的指令其进行行分析分析译码；指令；指令译码器首先判断器首先判断该指令是什么指指令是什么指令，然后将判断令，然后将判断结果信息果信息传递给操作控制信号形操作控制信号形成部件；即成部件；即J1# 。 2、执行指令行指令操作控制信号形成部件根据指令操作控制信号形成部件根据指令译码信息和信息和时序序周期

16、信号，周期信号，发出出该指令所需的所有部件的有一定指令所需的所有部件的有一定时序关系的控制信号序列，完成指令的序关系的控制信号序列，完成指令的执行。行。执行指令的具体操作与指令的功能有很大的关系，行指令的具体操作与指令的功能有很大的关系，不同的指令，其不同的指令，其执行指令行指令阶段也是不同的。段也是不同的。计算机组成原理计算机组成原理18（二）典型指令的执行过程指令的指令的执行行过程程举例：假例：假设存放在存存放在存储器中的二条指器中的二条指令内容令内容为（双字（双字长指令）指令）地址地址机器码机器码助记符助记符功能功能04H0101 0000ADD R0, 06H(R0)+06HR005H

17、0000 0110（立即数）（立即数）06H1000 0000JMP 04H04HPC07H0000 0100（转移地址）（转移地址）OP(4)Rd(2)DataOP(4) ADDR计算机组成原理计算机组成原理19模型计算机的系统结构计算机组成原理计算机组成原理20典型指令的指令周期1、ADD Rd, Data; (Rd)+DataRd加法指令：加法指令：寄存器立即数存入寄存寄存器立即数存入寄存器器寻址方式：寻址方式：源操作数为立即数寻址，源操作数为立即数寻址，目的操作数为寄存器（直接）寻址目的操作数为寄存器（直接）寻址指令格式：指令格式：OP(4)Rd(2)Data计算机组成原理计算机组成原

18、理21ADD Rd, Data指令的执行过程取指令：取指令：M1 (送存储器地址送存储器地址)： PCAR, PC+1M2 (读存储器读存储器)： RAM IRM3(指令译码）：指令译码）： J1#执行指令：执行指令：M4（取源操作数送地址）：（取源操作数送地址）：PCAR, PC+1M5（取源操作数读）：（取源操作数读）：RAM DA1M6（取目的操作数）：（取目的操作数）： RdDA2M7（计算并置结果）：（计算并置结果）：DA1+DA2Rd计算机组成原理计算机组成原理22ADD R0, 06H；(R0)+06HR0指令的运行过程取取指指令令过过程程0101 0000(50H)0000 0

19、101(05H)0000 0100(04H)计算机组成原理计算机组成原理23ADD R0, 06H；(R0)+06HR0指令的运行过程执执行行指指令令过过程程0000 0110(06H)0000 0101(05H)计算机组成原理计算机组成原理24典型指令的指令周期2、JMP ADDR; ADDRPC跳转指令：跳转指令：从当前指令跳转到目标处执行从当前指令跳转到目标处执行寻址方式：寻址方式：单操作数指令，操作数为直接单操作数指令，操作数为直接转移地址，直接寻址转移地址，直接寻址指令格式：指令格式：OP(4) ADDR计算机组成原理计算机组成原理25JMP ADDR指令的执行过程取指令：取指令：M

20、1 (送存储器地址送存储器地址)：PCAR, PC+1M2 (读存储器读存储器)： RAMIRM3(指令译码）：指令译码）： J1#执行指令：执行指令：M4（取操作数送地址）：（取操作数送地址）： PCAR, PC+1M5（取操作数读）：（取操作数读）：RAM PC计算机组成原理计算机组成原理26JMP 04H；04HPC指令的运行过程取取指指令令过过程程0000 0110(06H)1000 0000(80H)0000 0111(07H)计算机组成原理计算机组成原理27JMP 04H；04HPC指令的运行过程执执行行指指令令过过程程00000100(04H)0000 0111(07H)计算机组

21、成原理计算机组成原理28指令执行的流程图取取指指令令阶阶段段执执行行指指令令阶阶段段计算机组成原理计算机组成原理29时序控制时序控制信号信号形成部件形成部件译码译码IRPC节节拍拍启停启停.控制条件控制条件控制器信号控制器信号主振主振6.2 硬连线控制器部件硬连线控制器部件地地址址寄寄存存器器输出输出设备设备输入输入设备设备主主存存运算器运算器部件部件数据总线数据总线地址总线地址总线控制总线控制总线计算机组成原理计算机组成原理30硬连线控制器组成与运行原理硬连线控制器组成与运行原理 硬连线控制器硬连线控制器由由程序计数器程序计数器PCPC、指令寄存器指令寄存器IRIR、节拍发生器节拍发生器Ti

22、merTimer 和和 控制信号产生部件控制信号产生部件 4 4 部分组成。部分组成。 PCPC用于提供待读出指令在主存储器中的地用于提供待读出指令在主存储器中的地址，址， IRIR 用于保存从主存储器中读出的指令内容，用于保存从主存储器中读出的指令内容， Timer Timer 用于给出并维护指令执行步骤的编用于给出并维护指令执行步骤的编码，码， 控制信号产生部件控制信号产生部件用于依据指令内容（用于依据指令内容（在在IRIR中中）和指令执行所处的操作步骤（）和指令执行所处的操作步骤（Timer Timer 提供提供），），用组合逻辑线路产生计算机本操作步骤中各个部件所用组合逻辑线路产生计算

23、机本操作步骤中各个部件所需要的控制信号。需要的控制信号。 划分指令划分指令执行步骤执行步骤，确定各步骤应，确定各步骤应执行的功执行的功能能和步骤之间的衔接关系，以及确定各部件完成这些和步骤之间的衔接关系，以及确定各部件完成这些功能所功能所需要的控制信号需要的控制信号，是控制器设计的几个关键环，是控制器设计的几个关键环节。节。计算机组成原理计算机组成原理31硬布线控制器的结构与原理硬布线控制器的结构与原理经指令指令译码器器译码产生的指生的指令信息令信息Im时序系序系统产生生的机器周期信的机器周期信号号Mn和和节拍信拍信号号Tn，用于指，用于指出当前出当前处于哪于哪一个机器周期一个机器周期和哪一个

24、和哪一个节拍。拍。状状态寄存器的寄存器的状状态信号信号Sx外部控制、状外部控制、状态信号信号Ej硬布线控制器的组成 计算机组成原理计算机组成原理32硬布线控制器的结构与原理硬布线控制器的结构与原理微操作控制信号微操作控制信号Ci一部分送到一部分送到CPU外部构成系外部构成系统总线的控制的控制总线；另一部分另一部分则送到送到CPU内部供使用。内部供使用。从从逻辑函数的角度来看，函数的角度来看，输出微操作控制信号出微操作控制信号Ci是是5种种输入信号的函数：入信号的函数： Ci=fi（Im，Mn，Tn，Sx，Ej）设计硬布硬布线控制器的控制器的过程，也就是求出每个微操作控制信程，也就是求出每个微操

25、作控制信号号Ci的的逻辑函数函数fi的的过程。程。计算机组成原理计算机组成原理33硬连线控制器特点硬连线控制器特点用与用与-或两或两级构成的构成的逻辑电路生成控制信号路生成控制信号线路延路延时小，指令小，指令执行性能好行性能好适合适合实现比比较精精简的指令系的指令系统（早期）（早期）常用于常用于实现 RISC 机机 （当前）（当前）较容易容易实现并行并行可可扩展性差，制作系列机展性差，制作系列机时较难实现计算机组成原理计算机组成原理346.3 微程序控制器微程序控制器-基本组成框图基本组成框图控制存储器控制存储器(存放微程序存放微程序)微指令字微指令字 微指令寄存器微指令寄存器下地址下地址逻辑

26、逻辑控存地址控存地址下地址字段下地址字段微命令字段微命令字段指令寄存器指令寄存器 IR程序计数器程序计数器 PC影射影射 指令操作码指令操作码条件信号条件信号Clock微命令微命令(控制信号控制信号)计算机组成原理计算机组成原理35微程序控制器的基本组成微程序控制器的基本组成 程序程序计数器数器 PC 存放指令地址，有存放指令地址，有 增量增量 或或 接收新接收新值的功能的功能 指令寄存器指令寄存器 IR 存放指令内容：包括存放指令内容：包括指令操作指令操作码与与操作数地址操作数地址两部分两部分 微指令下地址微指令下地址逻辑 形成并提供出形成并提供出读控制存控制存储器要使用的微指令的地址，器要

27、使用的微指令的地址，其作用其作用与硬与硬连线控制器的控制器的节拍拍发生器生器有些有些类同同。 控制存控制存储器和微指令寄存器器和微指令寄存器 控制存控制存储器用于保存由全部微指令构成的微程序，器用于保存由全部微指令构成的微程序，读控制存控制存储器得到的微指令将首先存入微指令寄存器，之后器得到的微指令将首先存入微指令寄存器，之后才能送到各被控制部件，才能送到各被控制部件，这一部分的一部分的作用作用与硬与硬连线控制器控制器的的控制信号控制信号产生部件生部件有些有些类同同。计算机组成原理计算机组成原理几个重要概念：几个重要概念：微命令：控制部件通微命令：控制部件通过控制控制线向向执行部件行部件发出的

28、各种出的各种 控制命令控制命令 （信号级：比如读/写信号）微操作：微操作：执行部件接受微命令后所行部件接受微命令后所进行的操作行的操作 微指令：同微指令：同时发出的控制信号所出的控制信号所执行的一行的一组微操作微操作 微程序：一微程序：一组微指令的集合微指令的集合 微地址：微指令在微地址：微指令在CM（控制存（控制存储器）中的地址器）中的地址微周期：微周期：读出并出并执行一条微指令的行一条微指令的时间36计算机组成原理计算机组成原理37微程序控制器的基础知识微程序控制器的基础知识 用用多条微指令多条微指令“解解释执行行”每条机器指令每条机器指令的的执行行过程。一条微指令控制各部件程。一条微指令

29、控制各部件执行指令的一个行指令的一个执行步行步骤应完成的功能，完成的功能，执行一条微指令所用的行一条微指令所用的时间被称被称为一个微周期。一个微周期。 微指令需要具微指令需要具备如下两如下两项功能：功能： 提供机器指令的一个提供机器指令的一个执行步行步骤所需要的所需要的控制信控制信号号 ( (微命令微命令) )，以控制各部件，以控制各部件执行行该步步骤的操作功能；的操作功能； 提供下一条待用提供下一条待用微指令的地址微指令的地址，以便自，以便自动有序有序地地读出后出后续的一条微指令，解决指令各的一条微指令，解决指令各执行步行步骤之之间正确的正确的衔接关系。接关系。为此微指令中要有两部分信息。此

30、微指令中要有两部分信息。 全部微指令的集合构成一台全部微指令的集合构成一台计算机的完整的算机的完整的微程序，保存在控制存微程序，保存在控制存储器中。器中。下地址字段下地址字段控制命令字段控制命令字段微指令格式微指令格式计算机组成原理计算机组成原理38把微程序安排到控制存储器中把微程序安排到控制存储器中 最最简单的原理性的原理性办法法 取指用的微指令取指用的微指令 译码，按指令操作，按指令操作码分支分支 解解释 指令指令0 0 的微程序的微程序 解解释 指令指令1 1 的微程序的微程序 解解释 指令指令n n 的微程序的微程序 检查中断中断请求的微程序求的微程序 响响应中断中断请求的微程序求的微

31、程序无无有有 适当优化设计适当优化设计 找出多条指令用到找出多条指令用到的相同内容的微指令或的相同内容的微指令或微程序段微程序段, 归并为一条共归并为一条共用，用，减少控存字数减少控存字数； 设计更好的下地址设计更好的下地址信息组成，提供尽可能信息组成，提供尽可能多的微指令衔接方式多的微指令衔接方式； 用不同的微命令字用不同的微命令字段控制不同的对象，提段控制不同的对象，提高各部件并行运行能力高各部件并行运行能力,通过译码产生互斥命令通过译码产生互斥命令,缩短微指令字长缩短微指令字长。顺序方式顺序方式功能分支功能分支条件转移条件转移无条件转移无条件转移无无条条件件转转移移计算机组成原理计算机组

32、成原理39下地址的形成方式和必要信息下地址的形成方式和必要信息 有多种得到下条微指令地址的方式有多种得到下条微指令地址的方式： 顺序序执行行时，下地址，下地址为本条微指令地址本条微指令地址1； 无条件无条件转移移时，可以在微指令的下地址字段直接，可以在微指令的下地址字段直接给出出这一一转移地址；移地址； 条件条件转移移时，按条件，按条件选择顺序序执行或行或转向某一地向某一地址，下地址字段要址，下地址字段要给出出转移条件移条件和和微微转移地址移地址; 多路多路转移移时，下地址要从多个微指令地址中，下地址要从多个微指令地址中选择; 微子程序微子程序调用用与与返回返回，要使用到微堆，要使用到微堆栈；

33、 根据根据指令操作指令操作码分支分支时，一般通，一般通过专门硬件映射硬件映射指令操作指令操作码为该指令指令对应的微程序入口地址的微程序入口地址实现。 综上所述上所述，需要在下地址字段中提供得到下地址，需要在下地址字段中提供得到下地址的的方式方式，用到的微，用到的微转移判断移判断条件条件，微指令的，微指令的地址地址值等等信息，要和下地址信息，要和下地址逻辑的硬件的硬件线路路组成相吻合。成相吻合。计算机组成原理计算机组成原理40 8 位微下地址字段可以访问位微下地址字段可以访问 256个字个字 的控存空间的控存空间 ，用，用于直接给出下一条微指令的地址，如微指令的转移地址于直接给出下一条微指令的地

34、址，如微指令的转移地址 等等微指令中的下地址字段的信息微指令中的下地址字段的信息例如例如可以分成可以分成 3 个子字段，总共提供个子字段，总共提供 16位位 的信息的信息 微下地址微下地址 下地址方式下地址方式 微转移条件微转移条件8位位4位位4位位 4 位的形成下地址方式编码可以给出位的形成下地址方式编码可以给出 16种种 选择，如顺选择，如顺序执行、条件转移、微子程序调用与返回、从某一固定地址序执行、条件转移、微子程序调用与返回、从某一固定地址开始、循环执行与结束、按照指令操作码进行功能分支开始、循环执行与结束、按照指令操作码进行功能分支 等。等。 4 位的转移条件可给出位的转移条件可给出

35、 16种种 不同的条件或组合，用于不同的条件或组合，用于指出微指令转移所依据的条件，为真则转移、否则顺序执行指出微指令转移所依据的条件，为真则转移、否则顺序执行微指令字的下地址字段微指令字的下地址字段有多种组织方案，各有长短有多种组织方案，各有长短，计算机组成原理计算机组成原理41 微命令字段用于向微命令字段用于向计算机各个部件提供它算机各个部件提供它们运行运行所需要的控制信号，所需要的控制信号，这些信号的些信号的组成是由被控制部件成是由被控制部件 (运算器、存运算器、存储器和器和 IO 接口、接口、总线等等) 运行需求决定运行需求决定的。以教学的。以教学计算机算机为例，同例，同样的指令系的指

36、令系统，类同的同的执行部件行部件组成，会要求微程序控制器与硬成，会要求微程序控制器与硬连线控制器二控制器二者提供基本相同的控制信号者提供基本相同的控制信号。对控制器部件本身的控制控制器部件本身的控制则有很大不同，硬有很大不同，硬连线控制器主要是控制控制器主要是控制节拍拍发生器的状生器的状态转换，微程序控制器主要表微程序控制器主要表现为控制微指令的下地址控制微指令的下地址逻辑线路。路。 微命令字段的信息位数可能微命令字段的信息位数可能较多，又有不同的使多，又有不同的使用要求，相用要求，相应的就有多种的就有多种处理和理和组合合这些控制信号的些控制信号的方案，适当方案，适当减少微指令字减少微指令字长

37、、提高微指令、提高微指令并并发控制控制能能力是需要重点解决的力是需要重点解决的问题之一。之一。微指令中微指令中微命令字段的内容微命令字段的内容计算机组成原理计算机组成原理42直接控制法直接控制法 直接用微指令字的一位作一个控制信号，直接用微指令字的一位作一个控制信号，简单且速度快，但会使微指令字且速度快，但会使微指令字变得很得很长。微指令格式和字段划分设计微指令格式和字段划分设计微指令字微指令字下地址字段下地址字段微命令字段微命令字段控制信号控制信号常数源字段常数源字段 有点类似于指令中的立即数字段，位数不多有点类似于指令中的立即数字段，位数不多,提供一个常数值，用来控制微程序循环次数等。提供

38、一个常数值，用来控制微程序循环次数等。常数值常数值计算机组成原理计算机组成原理43微指令格式和字段划分设计微指令格式和字段划分设计微指令字微指令字控制信号控制信号下地址字段下地址字段微命令字段微命令字段字段直接编译法字段直接编译法 把互斥的控制信号分在一组加以编码，经译码器给出把互斥的控制信号分在一组加以编码，经译码器给出控制信号，确保互斥，速度会稍慢，但可大大减短微指令控制信号，确保互斥，速度会稍慢，但可大大减短微指令字长度。字长度。译译 码码 器器字段字段间接接编译法法 微命令的一个字段的某些微命令微命令的一个字段的某些微命令还受另一字段制受另一字段制约，是是对直接直接译码的一种改的一种改

39、进，可，可进一步一步缩短微指令字短微指令字长度。度。译译 码码 器器译码器译码器计算机组成原理计算机组成原理44微程序控制器特点微程序控制器特点采用采用 ROM 存存储控制信号控制信号可可扩展性好，系列机的兼容性易展性好，系列机的兼容性易实现容易容易实现复复杂的指令系的指令系统性能比性能比较低低并行性不太好并行性不太好主要用在主要用在 CISC 中中计算机组成原理计算机组成原理45控制控制存储器存储器映射映射IRPC接口接口输出输出设备设备主存主存储器储器运算器运算器部件部件下下地地址址逻逻辑辑启停启停地地址址寄寄存存器器数据总线数据总线地址总线地址总线控制总线控制总线.控制条件控制条件微指令

40、寄存器微指令寄存器主振主振选用微程序控制器的教学机组成选用微程序控制器的教学机组成接口接口输入输入设备设备微命令微命令下地址下地址计算机组成原理计算机组成原理46组合逻辑与微程序控制器比较组合逻辑与微程序控制器比较相同点相同点完成相同的控制功能，控制信号基本相同完成相同的控制功能，控制信号基本相同组成部分都有程序成部分都有程序计数器数器 PC，指令寄存器，指令寄存器 IR都分成几个步都分成几个步骤完成一条指令的具体功能完成一条指令的具体功能 不同点不同点控制信号生成方式不同控制信号生成方式不同 组合合逻辑：由：由组合合逻辑电路直接路直接给出所需要的控制信号出所需要的控制信号 微程序：微程序：

41、需要的控制信号是从控制存需要的控制信号是从控制存储器中器中读出来的，并出来的，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件一个微指令寄存器送到被控制部件 指令步指令步骤标记实现方式不同方式不同 组合合逻辑：节拍拍发生器状生器状态指明指令指明指令执行步行步骤 微程序：微程序： 通通过微指令的地址来解决指令微指令的地址来解决指令执行步行步骤 性能和性能和设计实现难度不同度不同 组合合逻辑：优点是运行速度快，缺点是点是运行速度快，缺点是设计与与实现复复杂 微程序：微程序： 缺点是运行速度慢，缺点是运行速度慢，优点是点是设计与与实现简单计算机组成原理计算机组成原理476.4 控制器优化技术：指令流水线的概念和

42、实现控制器优化技术：指令流水线的概念和实现技术技术掌握：指令流水线的基本概念影响流水线性能的因素 1 结构相关 2 数据相关 3 控制相关计算机组成原理计算机组成原理48流水线的基本概念流水线的基本概念什么是什么是计算机中的流水算机中的流水线？ 把一个重复的把一个重复的过程分解程分解为若干个子若干个子过程，每个子程，每个子过程与程与其他子其他子过程并行程并行进行。由于行。由于这种工作方式与工厂中的生种工作方式与工厂中的生产流流水水线十分相似，因此称其十分相似，因此称其为流水流水线技技术。提高提高处理机内部的并行性理机内部的并行性 时间并行性并行性，就是采用流水，就是采用流水线技技术，此，此时只

43、需增加少量只需增加少量硬件就能把硬件就能把计算机的运算速度提高几倍，成算机的运算速度提高几倍，成为计算机中普遍算机中普遍使用的一种并行使用的一种并行处理技理技术。 空空间并行性并行性，即在一个即在一个处理机内理机内设置多个独立的操作部件，置多个独立的操作部件，并且使并且使这些部件并行工作。些部件并行工作。 计算机各个部分几乎都可以采用流水算机各个部分几乎都可以采用流水线技技术 计算机指令的算机指令的执行行过程可以采用流水程可以采用流水线，称其，称其为指令流水指令流水线。 运算器中的操作部件，如浮点加法器、浮点乘法器等可以采用流水运算器中的操作部件，如浮点加法器、浮点乘法器等可以采用流水线，称其

44、称其为操作部件流水操作部件流水线。 多个多个计算机之算机之间，通，通过存存储器器连接，也可以采用流水接，也可以采用流水线技技术，称其称其为宏流水宏流水线。计算机组成原理计算机组成原理49流水线的基本概念流水线的基本概念-时间重叠时间重叠指令的几种指令的几种执行方式行方式每个执行步骤时间为每个执行步骤时间为 t，则则执行执行 n 条指令的用时条指令的用时 T 为为:T = 3ntT = (1+2n) tT = (2+n) t以每条指令用以每条指令用 3个步骤完成为例个步骤完成为例计算机组成原理计算机组成原理50流水线的表示方法流水线的表示方法 流水流水线的每一个的每一个阶段完成一条指令的一部分功

45、能段完成一条指令的一部分功能,不同不同阶段并行完成不同指令的不同部分的功能。段并行完成不同指令的不同部分的功能。 流水流水线中每一个中每一个阶段称段称为一个流水一个流水阶段、流水段、流水节拍、流水步、流水段、功能段、流水拍、流水步、流水段、功能段、流水级等。一个流水等。一个流水阶段与另一个流水段与另一个流水阶段相段相连接形成流水接形成流水线。 指令从流水指令从流水线的一端的一端进入，入，经过流水流水线的的处理，理，从另一端流出。目前大部分从另一端流出。目前大部分处理机的指令流水理机的指令流水线在在 312 段之段之间。 流水流水线最常用的表示方法最常用的表示方法:流水流水线时空空图表示法表示法

46、，直，直观描述流水描述流水线工作工作过程。程。计算机组成原理计算机组成原理51流水线的表示方法流水线的表示方法流水流水线时空空图表示法表示法 横坐横坐标表示表示时间，也就是，也就是输入到流水入到流水线中的各个任中的各个任务在流水在流水线中所中所经过的的时间。纵坐坐标表示空表示空间，即流水，即流水线的的每一个流水段。每一个流水段。计算机组成原理计算机组成原理52流水线的特点流水线的特点 第一第一，把一个任务，把一个任务(一条指令或一个操作一条指令或一个操作)分解为几个有分解为几个有联系的子任务联系的子任务, 每个子任务由一个专门的功能部件来实现。每个子任务由一个专门的功能部件来实现。 第二第二，

47、流水线每一个功能段部件后面都要设置缓冲寄存，流水线每一个功能段部件后面都要设置缓冲寄存器，或称为锁存器，其作用是保存本流水段的结果。器，或称为锁存器，其作用是保存本流水段的结果。计算机组成原理计算机组成原理53流水线的特点流水线的特点 第三第三，流水，流水线中各功能段的中各功能段的时间应尽量相等，尽量相等，否否则将引起堵塞、断流，将引起堵塞、断流，做不到做不到时怎么怎么办？ 要求流要求流水水线的的时钟周期不能快于最慢的流水段。周期不能快于最慢的流水段。 第四第四，只有，只有连续不断地提供同一种任不断地提供同一种任务时才能才能发挥流水流水线的效率，所以在流水的效率，所以在流水线中中处理的必理的必

48、须是是连续任任务。 第五第五，流水，流水线需要有装入需要有装入时间和排空和排空时间。装。装入入时间是指第一个任是指第一个任务进入流水入流水线到到输出流水出流水线的的时间。排空。排空时间是指第是指第 n 个（最后一个）任个（最后一个）任务进入入流水流水线到到输出流水出流水线的的时间。计算机组成原理计算机组成原理54流水线的相关问题流水线的相关问题什么是流水什么是流水线中的中的“相关相关”？ 在流水在流水线中中经常有一些被称常有一些被称为“相关相关”的情况的情况发生，使得指令序生，使得指令序列中下一条或几条指令无法按列中下一条或几条指令无法按设计的的时钟周期周期执行，将会降低流水行，将会降低流水线

49、运行性能。运行性能。流水流水线中的相关可以分中的相关可以分为以下三种以下三种类型型 第一种是第一种是结构相关构相关，是指在指令重叠，是指在指令重叠执行的行的过程中，遇到了因硬程中，遇到了因硬件件资源源资源部不足而不能正常流水的冲突。源部不足而不能正常流水的冲突。 第二种是第二种是数据相关数据相关，是指在同，是指在同时重叠重叠执行的几条指令中，遇到了行的几条指令中，遇到了后后续指令用到前面指令的指令用到前面指令的执行行结果，但前面指令尚不能提供的冲突。果，但前面指令尚不能提供的冲突。 第三种是第三种是控制相关控制相关，它是指流水，它是指流水线中的分支指令或者其他需要改中的分支指令或者其他需要改写

50、写PC的指令的指令时，遇到了不能及，遇到了不能及时确定确定应该取哪一条指令的矛盾。取哪一条指令的矛盾。解决流水解决流水线中中“相关相关”问题的重要性的重要性 流水流水线相关相关问题是流水是流水线执行行过程中的主要障碍，会程中的主要障碍，会给流水流水线中中顺利通利通畅地地执行指令序列行指令序列带来不利影响。来不利影响。处理不好可能影响流水理不好可能影响流水线的的性能，甚至性能，甚至产生生错误的的结果。果。 计算机组成原理计算机组成原理55结构相关和相应解决方法结构相关和相应解决方法 因硬件因硬件资源冲突而无法使用某种指令源冲突而无法使用某种指令组合被称合被称为流水流水线中中遇到了遇到了结构相关构

51、相关。例如：指令和数据都共用一个存。例如：指令和数据都共用一个存储器，在某器，在某个个时钟周期内，就不能同周期内，就不能同时到存到存储器既器既访问数据又数据又读取指令，取指令，此此时就遇到了就遇到了结构相关构相关问题。计算机组成原理计算机组成原理56结构相关和相应解决方法结构相关和相应解决方法解决解决结构相关的基本方法构相关的基本方法 结构相关的起因是构相关的起因是资源争用，因此可以考源争用，因此可以考虑采用采用资源重源重复复设置的方法来避免置的方法来避免结构相关，也可以采用等待方式构相关，也可以采用等待方式处理，理，但会降低系但会降低系统性能。性能。例如例如：解决存：解决存储器争用冲突的器争

52、用冲突的办法法 (1) 设置两个存置两个存储器，其中一个作器，其中一个作为数据存数据存储器，另一器，另一个作个作为指令存指令存储器。器。 (2) 如果指令和数据放在同一个存如果指令和数据放在同一个存储器，可使用双端口器，可使用双端口存存储器，其中一个端口存取数据，另一个端口取指令。器，其中一个端口存取数据，另一个端口取指令。 上述两种方案中，取指令和上述两种方案中，取指令和访问数据可以并行数据可以并行进行，不行，不会会发生生结构相关。构相关。计算机组成原理计算机组成原理57数据相关和相应解决方法数据相关和相应解决方法 流水流水线通通过指令的指令的重叠重叠执行行来加大指令的来加大指令的执行行流量

53、流量，可能，可能导致几条指令使用数据的冲突，例如：致几条指令使用数据的冲突，例如：计算机组成原理计算机组成原理58数据相关的解决方法数据相关的解决方法 采用定向采用定向(旁路旁路)技技术解决数据相关，其基本思想是：解决数据相关，其基本思想是：不在前条指令的不在前条指令的计算算结果写回之后再去果写回之后再去读出，而是直接从出，而是直接从这个个计算算结果果产生的生的线路之路之处将它将它传送送给后后续指令。指令。计算机组成原理计算机组成原理59数据相关的解决方法数据相关的解决方法通通过暂停来解决数据相关停来解决数据相关计算机组成原理计算机组成原理60数据相关的解决方法数据相关的解决方法 正确地正确地

54、检测数据相关是重要的，可以通数据相关是重要的，可以通过引入引入“流水流水线互互锁”部件完成，当部件完成，当检测到上述的数据相关后就到上述的数据相关后就暂停流水停流水线,直到可以通直到可以通过定向技定向技术解决数据相关解决数据相关为止。止。计算机组成原理计算机组成原理61控制相关和相应解决方法控制相关和相应解决方法 流水流水线的的控制相关控制相关是因程序是因程序执行行转移移类指令指令而引而引起的相关，如无条件起的相关，如无条件转移、条件移、条件转移、子程序移、子程序调用指用指令等，它令等，它们属于分支指令，运行中可能改属于分支指令，运行中可能改变指令指令执行行的次序，从而造成流水的次序，从而造成

55、流水线断流。断流。 控制相关会使流水控制相关会使流水线的的连续流流动受到破坏。当受到破坏。当执行条件行条件转移指令移指令时，有两种可能，有两种可能结果：果： 如如发生生转移，将移，将 PC 的内容改的内容改变成成转移目移目标地址地址 如不如不发生生转移，已移，已经 加上一个增量加上一个增量 PC 保持不保持不变 数据相关影响到的数据相关影响到的仅仅是本条指令附近少数几条是本条指令附近少数几条指令，所以称指令，所以称为局部相关局部相关。而控制相关影响的范。而控制相关影响的范围要要大得多，它会引起程序大得多，它会引起程序执行段落的改行段落的改变，使流水，使流水线损失更多的性能，所以称失更多的性能，

56、所以称为全局相关全局相关。计算机组成原理计算机组成原理62控制相关的解决方法控制相关的解决方法控制相关控制相关简单解决方法解决方法 一旦一旦发现分支指令就分支指令就暂停流水停流水线，即，即暂停停该指令之后的所有指令，直到分支指令达到已指令之后的所有指令，直到分支指令达到已经能能够确定新的确定新的 PC 值为止。止。 在在发现它是分支指令之前是不愿意它是分支指令之前是不愿意暂停流水停流水线的，因此的，因此暂停在停在 ID 段之后才会段之后才会发生，下生，下图所示所示的流水的流水线时空空图就描述了就描述了这种出来方法。种出来方法。 计算机组成原理计算机组成原理63控制相关的解决方法控制相关的解决方

57、法简单方法处理时空图简单方法处理时空图流水线处理分支指令时减少暂停周期数的思路：流水线处理分支指令时减少暂停周期数的思路： 在流水线中尽早判断出分支转移是否成功；在流水线中尽早判断出分支转移是否成功； 尽早计算出分支成功转移时的尽早计算出分支成功转移时的PC值（分支的目标地址）值（分支的目标地址） 计算机组成原理计算机组成原理64指令级并行技术简介指令级并行技术简介多指令发射技术多指令发射技术超标量超标量 (Superscalar) 处理机处理机超流水线超流水线 (Superpipelining) 处理机处理机超标量超流水线超标量超流水线 (Superscalar Superpipeling)

58、 处理机处理机超长指令字超长指令字 (Very Long Instruction Word)处理机处理机计算机组成原理计算机组成原理65指令级并行技术简介指令级并行技术简介超标量处理机超标量处理机 通常把一个时钟周期内能够同时发射多条指令的处理机通常把一个时钟周期内能够同时发射多条指令的处理机称为超标量处理机。称为超标量处理机。 为了能够在一个时钟周期内同时发射多条指令，超标量为了能够在一个时钟周期内同时发射多条指令，超标量处理机必须有两条或两条以上能够同时工作的指令流水线。处理机必须有两条或两条以上能够同时工作的指令流水线。 高性能超标量处理机一般还有一个先行指令窗口，它能高性能超标量处理机

59、一般还有一个先行指令窗口，它能够从指令够从指令 Cache 中预取多条指令，而且能够对这些指令进行中预取多条指令，而且能够对这些指令进行数据相关性分析和功能部件冲突检测。数据相关性分析和功能部件冲突检测。 超标量处理机开发空间并行性，在每个时钟周期可以平超标量处理机开发空间并行性，在每个时钟周期可以平均执行完成多条指令。如果一台超标量处理机均执行完成多条指令。如果一台超标量处理机每个时钟周期每个时钟周期同时发射同时发射 m 条指令条指令，则它的指令级，则它的指令级 并行度并行度ILP 的期望值就的期望值就为为m。但由于资源冲突、数据相关、控制相关等原因，实际。但由于资源冲突、数据相关、控制相关

60、等原因，实际的的 ILP 不可能达到不可能达到 m，通常是，通常是 1ILPm。计算机组成原理计算机组成原理66指令级并行技术简介指令级并行技术简介超标量处理机超标量处理机计算机组成原理计算机组成原理67指令级并行技术简介指令级并行技术简介超流水线处理机超流水线处理机 一般把在一般把在一个时钟周期内一个时钟周期内能够能够分时发射多条指令分时发射多条指令的处理的处理机称为超流水线处理机。另外，也把指令流水线的段数大于机称为超流水线处理机。另外，也把指令流水线的段数大于等于等于8的流水线处理机称为超流水线处理机。的流水线处理机称为超流水线处理机。 超标量处理机是通过重复设置多个部件，并且让这些部超

61、标量处理机是通过重复设置多个部件，并且让这些部件能够同时工作来提高指令的执行速度；而超流水线处理机件能够同时工作来提高指令的执行速度；而超流水线处理机则只是通过增加少量硬件，通过各部分硬件的充分重叠工作则只是通过增加少量硬件，通过各部分硬件的充分重叠工作来提高处理机的性能。来提高处理机的性能。 超标量处理机采用的是空间并行性，而超流水线处理机超标量处理机采用的是空间并行性，而超流水线处理机是开发时间并行性，通过各部分硬件的充分重叠来提高机器是开发时间并行性，通过各部分硬件的充分重叠来提高机器性能。一台性能。一台 并行度并行度ILP 为为n 的超流水线处理机，它在一个时的超流水线处理机，它在一个

62、时钟周期内能够发射钟周期内能够发射 n条指令条指令。但是。但是 n条指令不是同时发射，条指令不是同时发射，而是而是每隔每隔 1n 个时钟周期个时钟周期发射一条指令。发射一条指令。 计算机组成原理计算机组成原理68指令级并行技术简介指令级并行技术简介超流水线处理机超流水线处理机计算机组成原理计算机组成原理69指令级并行技术简介指令级并行技术简介超标量超流水线处理机超标量超流水线处理机 可以把超标量技术与超流水线技术结合在一起，可以把超标量技术与超流水线技术结合在一起，这就是超标量超流水线处理机。它在一个时钟周期这就是超标量超流水线处理机。它在一个时钟周期内要发射指令内要发射指令m次次，每次发射指

63、令，每次发射指令n条条，故每个时，故每个时钟周期中总共发射指令钟周期中总共发射指令mn条。（见下图）条。（见下图） 超标量超流水线处理机既开发空间并行性，又超标量超流水线处理机既开发空间并行性，又开发时间并行性。前者在重复设置的操作部件上同开发时间并行性。前者在重复设置的操作部件上同时执行多个操作来提高程序的执行速度，后者在同时执行多个操作来提高程序的执行速度，后者在同一操作部件上重叠多个操作，通过使用较快时钟周一操作部件上重叠多个操作，通过使用较快时钟周期的深度流水线来加快程序的执行速度。其并行度期的深度流水线来加快程序的执行速度。其并行度期望值为期望值为mn。计算机组成原理计算机组成原理7

64、0指令级并行技术简介指令级并行技术简介超标量超流水线处理机超标量超流水线处理机计算机组成原理计算机组成原理71指令级并行技术简介指令级并行技术简介四种不同类型处理机的性能比较四种不同类型处理机的性能比较计算机组成原理计算机组成原理72超超长指令字指令字处理机理机 超超长指令字（指令字（VLIW）处理机基于以下思路：由理机基于以下思路：由编译程序程序在在编译时找出指令找出指令间潜在的并行性，潜在的并行性，进行适当行适当调度安排，把度安排，把多个能并行多个能并行执行的操作行的操作组合在一起，成合在一起，成为一条具有多个操作一条具有多个操作段的超段的超长指令。由指令。由这条超条超长指令去控制指令去控

65、制 VLIW处理机理机 中多中多个互相独立工作的功能部件，每个操作段控制一个功能部件，个互相独立工作的功能部件，每个操作段控制一个功能部件，相当于同相当于同时执行多条指令。行多条指令。 计算机组成原理计算机组成原理73作业：作业：1 下面有关程序计数器PC的说法，错误的是（） A PC中存放指令地址 B PC的值由CPU在执行指令过程中修改 C 转移指令时，PC的值总是修改为转移目标指令的地址 D PC的位数一般和存储器地址寄存器AR的位数一样计算机组成原理计算机组成原理742 CPU中的通用寄存器位数取决于（）A 存储器容量B 指令的长度C 机器字长D 都不对计算机组成原理计算机组成原理75

66、3 CPU中的指令寄存器位数取决于（）A 存储器容量B 指令的长度C 机器字长D 都不对计算机组成原理计算机组成原理764 CPU中的程序计数器寄存器位数取决于（）A 存储器容量B 指令的长度C 机器字长D 都不对计算机组成原理计算机组成原理775 指令周期为（）A CPU从主存取出一条指令的时间B CPU执行一条指令的时间C CPU从主存取出一条指令的时间加执行这条指令的时间D 时钟周期时间计算机组成原理计算机组成原理786 计算机操作的最小时间单位是（）A 时钟周期 B指令周期C CPU周期 D 工作脉冲计算机组成原理计算机组成原理797 计算机中指令和数据都以二进制形式存放在存储器中，C

67、PU区分他们的依据是（）A 指令操作码的译码结果B 指令和数据的寻址方式C 指令周期的不同阶段D 指令和数据所在存储单元计算机组成原理计算机组成原理808 关于微指令的编码，下面叙述正确的是（）A 直接表示法和直接编译（编码）法不影响微指令长度B 一般情况下，直接表示法的微指令位数多C 一般情况下,编译法（编码法）表示的微指令位数多D 都不对计算机组成原理计算机组成原理819 某计算机指令系统有101种操作，采用微程序控制方式时，控制存储器中相应有（）微程序 A 101B 102C 103D 104计算机组成原理计算机组成原理8210 微程序控制器中，机器指令与微指令的关系是（）A 每一条机器

68、指令由一条微指令来执行B 一条机器指令由一段用微指令编成的微程序来执行C 一段机器指令组成的程序可由一个微程序来执行D 每一条微指令由一条机器指令来解释执行计算机组成原理计算机组成原理8311 微地址是指微指令（）A 在主存的存储位置B 在堆栈的存储位置C 在磁盘的存储位置D 在控制存储器的存储位置计算机组成原理计算机组成原理8412 在微程序控制器中，微程序的入口地址是由（）决定的A 机器指令的地址码B 微指令的微地址码字段C 机器指令的操作码字段D 微指令的操作码字段计算机组成原理计算机组成原理85计算题计算题1 假设某机器有80条指令，平均每条指令由4条微指令组成，其中有一条取值微指令是所有指令公用的。已知微指令长度为32 位，请估算控制存储器CM容量. 计算机组成原理计算机组成原理862 某计算机的微指令格式中，共有三个控制字段，每个字段可分别激活5,15，24种控制信号。分别采用直接编码和字段直接编码（编译）法设计微指令的操作控制字段，求两种方式的操作控制字段各有几位。