压缩微指令长度方法

压缩微指令长度

1. 改直接表示为编码表示（压缩互斥性微指令）

• 互斥性微命令 - 输出信号不能同时为 1 XXX(out) - 运算器的 +1， ADD， SUB 信号也不能同时给出
• 7 个out型命令有7 个状态 --> 3:8译码器 - 所有输出里面一定有一个为高电平，所以 000 不用 - 预留的一个状态表示什么信号也不给
• 加法类的运算器信号 --> 2:4译码器 - +1，ADD， SUB - 无信号
• 缩短了微指令长度，增加了硬件开销（3:8译码器，2:4译码器），硬件被所有微程序共享，所以开销可忽略

2. 去掉下址字段，采用 μPC = μPC + 1 的方式生成微指令地址

• 每一条指令都有一个下址字段，对控存的浪费是巨大的

在这里插入图片描述

• 增加了一个运算器，减少了下址字段，节约了控存空间

3. 改水平型微指令为垂直型微指令（牺牲并行性）

• 水平性微指令如下

在这里插入图片描述

• 一条微指令中一般只有两个信号，最多4个信号为1
• 数据通路分类 - 寄存器传输 MOV reg1,reg2 MOV AR,PC(将PC送到AR)

		例如：

		(PC)->AR, (PC)->X

		(Z)->PC

		(DR)->IR

		(IR)->AR, (PC)->X

		(DR)->R0

	- MOV 源寄存器 目的寄存器
	- 单总线架构中，只存在 R0、R1、R2、IR、AR、X、Z等，一共只有八个寄存器，所以只需要**三位**就可以描述一个寄存器，指令需要两个操作，即需要六位
- 运算类型 ALU_OP reg  INC、ADD R1

		例如：

		(X) + 1 -> Z

		(X) + (R1) -> Z

	- 单总线架构中运算器的输入一定来自于X，输出一定到Z，指令中 X和Z 的值在指令中不需要给出，只需要给出另外一个输入端来自于哪个寄存器
	- INC 无操作数
	- ADD 源寄存器号（3位）
- 访存指令 Men LOAD、STORE

		例如：

		Read Mem

		Mem[AR] -> DR

	- Mem Read/Write
- 顺序控制 Branch Branch P1
	- Branch 判断条件

在这里插入图片描述

• LOAD指令微程序容量 - 直接表示法 + 下址字段 - 28位 8 = 224位 - 编码表示法 + μPC - 19位 8 = 152位 - 垂直微指令 - 8位 * 14 = 112位
• 容量小，速度慢，指令执行需译码电路
• 随着控存价格的降低，垂直型微指令已经被淘汰

1. 水平型与垂直型微指令
2. 水平型微指令 - 并行操作能力强，效率高，灵活性强 - 微指令字较长，微程序短，控存容量大，性能佳
3. 垂直型微指令 - 子长短，微程序长，控存容量小，性能差 - 垂直型与指令相似，易于掌握 - 基本被淘汰