第四节微程序控制器

一、基本概念

1.任务：实现灵活可变的计算机指令系统。

2.实现方式：

①微程序控制：操作方便、设计效率高、调试简单。

②组合逻辑控制：速度快。

3.基本思想：

①将控制器所需的微命令以代码的形式编程微指令；

②将各种机器指令的操作分解成若干微操作序列，利用程序技术编排指令的解释与执行。

4.关系：

①机器指令是提供给使用者编制程序的基本单位；

②一条机器指令对应一段微程序，该微程序由若干条微指令组成；

③一条机器指令的功能由对应的若干条微指令解释。

5.常见术语定义

①微命令：构成控制信号序列的最小单位；

②微操作：由微命令控制实现的最基本操作；

③微周期：从控制存储器读取一条微指令并执行相应操作所需的时间；

④微指令：每个微周期的操作所需的微命令组成一条微指令；

⑤微程序：一系列微指令的有序集合，用来解释执行机器指令；

⑥控制存储器：存放微程序的只读存储器。

1.控制存储器：存放微程序（核心）。

2.微指令寄存器：存放微指令。

3.微地址形成电路。

4.微地址寄存器。

1.流水线技术

定义：是一种能同时进行若干操作的并行处理方式。

使用目的：提高CPU运行速度。

组成：

①超标量技术：通过内置多条流水线来同时执行多个处理器。

实质：以空间换取时间。

②超流水线技术：细化流水、提高主频，使一个机器周期内完成多个操作。

实质：以时间换取空间。

2.多媒体指令集

目的：为了增强计算机的多媒体处理能力。

内容：MMX、SSE、SSE2、SSE3、3D NOW！指令集。

3.超线程技术

描述：一枚处理器中集成两个或多个完整处理器内核，通过Cache进行联系和数据交换，经过特别设计的操作系统会利用所有相关的资源，将它的每个执行内核作为分立的逻辑处理器，通过在多个执行内核之间划分任务，多核处理器可在特定的时钟周期内执行更多任务。

优点：控制逻辑简单、主频高，通信延迟低、功耗低，设计和验证周期短。