微程序控制器设计与ID过程解析-以ADD指令为例

"该资源是关于微程序控制器实验的教程，源自湖南大学，重点讲解了ID过程，并以ADD指令为例进行了说明。" 本文主要探讨了微程序控制器的工作原理及其在计算机系统中的作用，特别是如何通过微指令来实现指令的解析和执行。控制器是计算机的核心部分，负责指令的获取(IF)、解析(ID)和执行(EX)。微程序控制器设计思想是将机器指令分解为一系列基本的微操作，每个微操作由微命令控制，这些微命令以微码形式存储在控制存储器中。 微命令是控制器向执行部件发送的控制信号，用于指示执行部件进行特定操作。微操作则是执行部件接收到微命令后进行的实际动作。微指令是在一个CPU周期内，执行特定操作功能的微命令组合，而微程序则是一系列微指令的集合，用于实现一条完整机器指令的功能。 微程序控制器的结构包括控制存储器、微地址寄存器、微指令寄存器、地址转移逻辑（包含指令寄存器）和时序电路。在工作流程中，控制器有两种控制方式：顺序和分支。在顺序方式下，微指令寄存器在T1/T2阶段输出微命令，微地址寄存器读取下一条微指令的地址。而在分支方式下，如果微指令的P1位为1，那么会根据条件改变微地址，可能涉及IR的高位作为下一条微指令的地址。 以ADD指令为例，其机器指令码为C0H（11000000），在IR的高位表示为110，对应的微程序入口地址为0110。这个例子展示了指令码、IR的高位和微程序入口地址之间的映射关系。 在微程序设计与调试过程中，需要理解每条机器指令如何映射到相应的微程序，并确保微指令的正确执行以实现预期的复合运算。例如，要实现COM(（55ADD8A）AND F0)这样的复合运算，需要编写对应的微程序，这涉及到多个指令的组合和执行顺序。 总结来说，微程序控制器通过微指令实现了对机器指令的控制，确保了计算机能够按照预定的步骤自动执行程序。在湖南大学的这个实验中，学生可以通过具体操作理解微程序控制器的工作机制，掌握指令解析和执行的关键环节。