计算机组成原理：微指令序列地址形成与控制单元设计

"微指令序列地址的形成是计算机组成原理中的一个重要概念，主要涉及微程序设计和控制单元的构造。这一部分讲述了如何在计算机执行过程中确定下一条微指令的地址，以便实现对复杂操作的有序控制。" 在计算机组成原理（第2版）的第十章控制单元设计中，微指令序列地址的形成主要由以下几个方面构成： 1. 微指令的下地址字段：每个微指令通常包含一个字段，用于指示下一条微指令的地址。这样，当当前微指令执行完毕后，控制单元可以通过这个字段直接获取下一条微指令的位置，实现连续执行。 2. 机器指令的操作码：根据执行的机器指令，其操作码可以被译码用来决定微指令序列的路径。不同操作码可能对应不同的微指令序列，从而实现不同的操作功能。 3. 增量计数器：在某些简单的控制流程中，微指令的地址可能会通过一个简单的增量计数器来形成，例如，每次加1，使得微指令顺序执行。 4. 分支转移：在处理分支和循环等控制流时，微指令序列地址的形成需要考虑分支转移。这通常涉及到对特定条件的判断，如果满足条件，则转移到预设的地址继续执行；如果不满足，则按照常规顺序执行。 例如，在10.2节中提到了一种转移方式，当操作控制字段指定转移条件满足时，如CMAR（微地址寄存器）加1或者根据其他特定标志，控制单元会更新微指令的地址，使得程序执行按照预期的转移地址进行。 在控制单元的设计中，组合逻辑设计和微程序设计是两个重要的方法。组合逻辑设计通过逻辑门电路直接产生控制信号，而微程序设计则将控制逻辑编码为微指令序列，通过读取和执行微指令来控制CPU的操作。 在10.1节中，我们看到组合逻辑控制单元的基本结构，包括节拍发生器、操作码译码器以及一系列控制信号，它们共同决定了CPU的工作节奏和时序。此外，微操作的节拍安排是一个关键问题，必须遵循一定的原则，如微操作的顺序不能随意更改，尽量在同一节拍内完成对同一被控对象的操作，以及优化占用时间较短的微操作的执行顺序。 整个控制单元的设计旨在高效、准确地执行指令，通过微指令序列地址的形成，确保了程序的流畅执行和正确控制流程。