微程序控制器设计详解：指令读取与译码流程

本篇文档主要介绍了微程序控制器在模型机设计中的应用，特别是详细探讨了指令译码器和微指令执行过程。微程序控制器的核心组件包括控制存储器（CM）、指令寄存器（IR）、指令译码器（后继微地址转移控制电路）以及微指令寄存器。 1. 控制存储器 CM：这是一个关键部分，它用于执行读操作，存储着微程序指令，其容量为128×24位。在每个微周期的T2节拍，读取的24位微指令会被分为两部分，高17位被送至微指令寄存器（μIR）进行译码，而低7位则被送至控存地址寄存器（CMAR）保存，以确定下一条微指令的地址。 2. 指令寄存器 IR：接收来自T3的指令，并在微周期T2处理。微指令的低7位用于控制存储器的访问，而高17位则包含微指令的详细操作信息，这些信息会在译码后指导后续操作。 3. 指令译码与微地址转移控制：这部分负责解码指令并决定下一步的微地址。例如，通过J1#至J5#的译码逻辑，可以生成后续微地址，这些地址控制着微程序的执行流程。同时，还有如FZ、FC等控制字段，它们参与转移决策。 4. 微指令寄存器 μIR：存放从CM读取并译码后的微指令，这些微指令是机器执行的基本单元，通常由多个字段组成，如控制字段、下址字段等，用于精细控制处理器的操作。 5. 指令译码器逻辑：设计复杂，涉及到地址寄存器（MAi）和微地址寄存器（如SEi#）的交互。通过设定初始地址（如0010000或10h），可以解析不同的微地址，从而实现指令的精确执行。 模型机的指令字段与译码器输出的关系紧密相连，通过对微地址的编码和译码，控制器能够精确地执行每一条微指令，实现了计算机的复杂控制。整个微程序控制方式的关键在于其灵活性和高效性，通过微指令的灵活组合，可以实现复杂操作的高效执行。