"本章介绍了微程序控制计算机的设计,包括微程序控制计算机的概述、指令系统设计、微程序设计和编写源程序。内容涵盖了计算机整机框图设计、微操作信号设计、指令微程序设计等多个方面,旨在加深对计算机存储器、微程序控制器和指令系统的理解。设计过程中考虑了机器字长、指令系统规模、外部设备规模等关键因素。"
在微程序控制计算机的设计中,首先需要理解的是微程序控制计算机的基本概念。这种类型的计算机将控制逻辑以微指令的形式存储在控制存储器中,微指令类似于低级的控制语言,用于生成执行指令所需的控制信号。第9章的第9.1节,微程序控制计算机概述,讲解了设计微程序控制计算机的两个主要方法:通过微程序产生微命令信号和通过组合逻辑电路产生。这两种方法各有优缺点,前者灵活性高,后者速度快。设计时通常结合这两者,形成一个高效的控制器。
在设计计算机硬件时,必须明确设计要求和目标。例如,选择机器字长(这里选择了8位或16位),确定地址总线的位数以决定寻址空间,选择运算器结构(如多通用寄存器或多累加器结构),以及规划指令系统规模和寻址方式。同时,还需要考虑是否使用外部设备以及如何与这些设备交互(如程序查询I/O方式或中断I/O方式)。
在9.2节,指令系统设计部分,讨论了如何定义指令集的规模、类型和功能。一个完整的指令系统应包含足够数量的指令,支持各种操作,包括基本的算术和逻辑运算,以及数据的输入输出操作。此外,设计合适的寻址方式也很重要,因为它直接影响到指令的灵活性和程序的效率。
9.3节,微程序设计,涉及如何编写微指令以实现特定的机器指令。微程序由一系列微指令组成,每个微指令对应于机器指令执行的一个步骤。通过精心设计微指令序列,可以实现复杂的控制流程。
最后,9.4节,编写源程序,讲述了如何根据设计好的指令系统编写应用程序。这部分强调了如何利用已设计的指令集和微程序控制来编写高效且正确的程序。
第9章深入探讨了微程序控制计算机从概念到实现的全过程,旨在帮助学习者全面理解和掌握计算机系统设计的关键要素。通过这样的设计实践,可以更好地理解计算机硬件和软件之间的相互作用,以及它们如何协同工作来执行计算任务。