微指令设计

·微指令字长
　　－缩短控制存储器的字长
·微程序的长度
　　－控制存储器的容量
·提高性能
　　－提高整个计算机指令执行性能

微指令设计

·直接控制法
　　－直接给出各部件需要的控制信号（0或1）
·字段直接编译法
　　－将某些互斥信号进行编码，由译码器给出这些信号，可缩短微指令字长
·垂直型微指令
　　－采用对微操作码译码的方式给出控制信号，可进一步缩短微指令字长

微程序控制器特点

·采用ROM存储控制信号的方式，可扩展性好
·兼容性实现比较容易
·容易实现复杂的指令系统
·性能比较低
·并行性不好
·主要用在CISC中

组合逻辑控制器

·采用逻辑电路直接提供全部控制信号
·输入
　　－操作码
　　－指令状态字
　　－指令步骤编码（节拍）
　　－外部信号（Reset等）
·输出
　　－全部控制信号
·主要解决的问题
　　－节拍转换
　　－控制信号生成

节拍发生器

·控制每条指令的执行步骤
·用触发器实现
·有限状态自动机
·用触发器状态表示当前执行步骤
·状态自动机自动转入下一状态

节拍发生器设计举例

　　我们假定某机器的指令系统有两条指令A和B，其中A指令需要4个步骤完成，而B指令只需要3个步骤。为此，节拍发生器需要有2个触发器，用它形成的4个状态来标记不同的步骤。如给A指令分配的节拍状态是00→01→10→11，B指令分配的节拍状态为00→10→11。

T0’=/T0*/T1*/A*B+/T0*T1*A*/B+T0*/T1
T1’=/T0*/T1*A*/B+T0*/T1

控制信号生成

·直接利用逻辑电路生成控制信号
　　－大规模集成电路
　　－现场可编程器件
·输入
　　－节拍状态
　　－条件码
　　－指令操作码
·输出
　　－控制信号

组合逻辑控制器特点

·直接用逻辑电路实现，用节拍标记指令步骤，性能良好
·可扩展性差，兼容性不好
·适合实现比较精简的指令系统
·较容易实现并行
·常用于实现RISC

指令的执行过程

冯·诺依曼 结构的计算机
即存储程序的计算机，设置内存，存放程序和数据，在程序运行之前存入。

执行程序：正确从程序首地址开始；
　　　　　正确分步执行每一条指令，并形成下条待执行指令的地址；
　　　　　正确并自动地连续执行指令，直到程序的最后一条指令。

典型指令的执行过程举例

2000 0001 ADD r0, r1　　　　　　; 加法指令
2001 0790 MVRR r9, r0 　　　　　; 传送指令
2002 E709 STRA [2007] , r9 　　 ; 写内存指令, 这是一条双字指令,
2007　　　　　　　　　　　　　　; 第二个字中的 807 是直接地址
2004 8280 IN 80　　　 　　　　　; 读串行口数据到R0低8位
2005 44FA JRC 2000　　　　　　　; 若C为1转移到2000,否则顺序执行
2006 8F00 RET　　　　 　　　　　; 子程序返回指令
其他一些指令与这里的几条指令有相当多的共同特性，属于同一组的指令的执行步骤非常类似。