微程序控制器与组合逻辑控制器的区别

微程序控制器的基本原理详细图解

1、控制存储器： 控制存储器是微程序控制器中的核心部件，通常由只读存储器ROM 器件实现，简称控存。

2、微指令： 控制存储器中的一个存储单元（字）表示了某一条指令的某一操作步骤的控制信号，以及下一步骤的有关信息，称该字为微指令。

作用：准确提供了指令执行中的每一步要用的操作信号及下一微指令的地址。

3、微程序： 全部 微指令的集合称为微程序。

4、微程序控制器的基本工作原理： 根据IR （指令寄存器）中的操作码，找到与之对应的控存中的一段微程序的入口地址，并按指令功能所确定的次序，逐条从控制存储器中读出微指令，以驱动计算机各部件正确运行。

5、得到下一条微指令的地址的有关技术： 要保证微指令的逐条执行，就必须在本条微指令的执行过程中，能得到下一条微指令的地址。

形成下条微指令地址（简称下地址）可能有下列五种情况：

①下地址为本条微指令地址加1；

②微程序必转某一微地址，可在微指令中给出该微地址值；

③根据状态标志位，选择顺序执行或转向某一地址；

④微子程序的调用及返回控制，要用到微堆栈；

⑤根据条件判断转向多条微指令地址中的某一地址，比③更复杂的情况。 如：若C=1，转移到 A1 微地址；

若S=1，转移到 A2 微地址；

若Z=1，转移到 B1 微地址；

这种情况，在微指令中直接给出多个下地址是不现实的，应找出更合理的解决方案。

计算机的微程序控制器和组合逻辑控制器（硬连线）在组成和运行原理上有何

相同和不同之处？它们各有哪些优缺点？

答：微程序的控制器和组合逻辑的控制器是计算机中两种不同类型的控制器。

共同点：①基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控制信号；②组成部分都有程序计数器PC ，指令寄存器IR ；③都分成几个执行步骤完成每一条指令的具体功能。

不同点：主要表现在处理指令执行步骤的办法，提供控制信号的方案不一样。微程序的控制器是通过微指令地址的衔接区分指令执行步骤，应提供的控制信号从控制存储器中读出，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件。组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令执行步骤，用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号。

微程序的控制器的优点是设计与实现简单些，易用于实现系列计算机产品的控制器，理论上可实现动态微程序设计，缺点是运行速度要慢一些。

组合逻辑控制器的优点是运行速度明显地快，缺点是设计与实现复杂些，但随着EDA 工具的成熟，该缺点已得到很大缓解。

组合逻辑控制器和微程序控制器2011-2-15 来源： 深圳市恒益机电设备有限公司 >>进入该公司展台 组合逻辑控制器和微程序控制器，两种控制器各有长处和短处。组合逻辑控制器设计麻烦，结构复杂，一旦设计完成，就不能再修改或扩充，但它的速度快。微程序控制器设计方便，结构简单，修改或扩充都方便，修改一条机器指令的功能，只需重编所对应的微程序；要增加一条机器指令，只需在控制存储器中增加一段微程序，但是，它是通过执行一段微程。具体对比如下： 组合逻辑控制器又称硬布线控制器，由逻辑电路构成，完全靠硬件来实现指令的功能。

组合逻辑控制器的设计步骤

①设计机器的指令系统：规定指令的种类、指令的条数以及每一条指令的格式和功能。

②初步的总体设计：如寄存器设置、总线安排、运算器设计、部件间的连接关系等。

③绘制指令流程图：标出每一条指令在什么时间、什么部件进行何种操作。

④编排操作时间表：即根据指令流程图分解各操作为微操作，按时间段列出机器应进行的微操作。

⑤列出微操作信号表达式，化简，电路实现。

组合逻辑控制器的基本组成

(1)指令寄存器用来存放正在执行的指令。指令分成两部分：操作码和地址码。操作码用来指示指令的操作性质，如加法、减法等；地址码给出本条指令的操作数地址或形成操作数地址的有关信息(这时通过地址形成电路来形成操作数地址) 。有一种指令称为转移指令，它用来改变指令的正常执行顺序，这种指令的地址码部分给出的是要转去执行的指令的地址。

(2)操作码译码器用：来对指令的操作码进行译码，产生相应的控制电平，完成分析指令的功能。

(3)时序电路：用来产生时间标志信号。在微型计算机中，时间标志信号一般为三级：指令周期、总线周期和时钟周期。微操作命令产生电路产生完成指令规定操作的各种微操作命令。这些命令产生的主要依据是时间标志和指

令的操作性质。该电路实际是各微操作控制信号表达式(如上面的A →L 表达式) 的电路实现，它是组合逻辑控制器中最为复杂的部分。(4)指令计数器：用来形成下一条要执行的指令的地址。通常，指令是顺序执行的，而指令在存储器中是顺序存放的。所以，一般情况下下一条要执行的指令的地址可通过将现行地址加1形成，微操作命令“ 1”就用于这个目的。如果执行的是转移指令，则下一条要执行的指令的地址是要转移到的地址。该地址就在本转移指令的地址码字段，因此将其直接送往指令计数器。

微程序控制器的提出是因为组合逻辑设计存在不便于设计、不灵活、不易修改和扩充等缺点。

微程序控制的基本思路

微程序控制(简称微码控制) 的基本思路是：用微指令产生微操作命令，用若干条微指令组成一段微程序实现一条机器指令的功能(为了加以区别，将前面所讲的指令称为机器指令) 。设机器指令M 执行时需要三个阶段，每个阶段需要发出如下命令：阶段一发送K1、K8命令，阶段二发送K0、K2、K3、K4命令，阶段三发送K9命令。当将第一条微指令送到微指令寄存器时，微指令寄存器的K1和K8为1，即发出K1和K8命令，该微指令指出下一条微指令地址为00101，从中取出第二条微指令，送到微指令寄存器时将发出K0、K2、K3、K4命令，接下来是取第三条微指令，发K9命令。

微程序控制器的组成

(1)控制存储器(contmlMemory)用来存放各机器指令对应的微程序。译码器用来形成机器指令对应的微程序的入口地址。当将一条机器指令对应的微程序的各条微指令逐条取出，并送到微指令寄存器时，其微操作命令也就按事先的设计发出，因而也就完成了一条机器指令的功能。对每一条机器指令都是如此。

(2)微指令的宽度直接决定了微程序控制器的宽度。为了简化控制存储器，可采取一些措施来缩短微指令的宽度。如采用字段译码法一级分段译码。显然，微指令的控制字段将大大缩

短。，一些要同时产生的微操作命令不能安排在同一个字段中。为了进一步缩短控制字段，还可以将字段译码设计成两级或多级。

文章链接：仪表网 http://www.ybzhan.cn/Tech_news/detail/41539.html

组合逻辑控制器是采用组合逻辑技术来实现控制操作，把控制部件看成是产生专门固定时序控制信号的逻辑电路，这种逻辑电路是由门电路和触发器构成的复杂逻辑网络。

采用组合逻辑设计方法设计控制单元，微操作控制部件的线路结构十分庞杂，不规整，而且指令系统功能越全，微操作命令越多，线路就越复杂。一旦控制部件构成后，除非重新设计和物理上对它重新布线，否则要想增加新的控制功能是不可能的。组合逻辑控制的最大优点是速度较快。

微程序控制器是为了克服组合逻辑控制器线路复杂、不易修改的缺点而提出的，用类似存储程序的办法，来解决微操作命令序列的形成。就是把一条机器指令看成一个微程序，每一个微程序包含若干条微指令，每一条微指令对应一个或几个微操作。然后把这些微程序存到一个存储器中，用寻找用户程序机器指令的办法来寻找每个微程序中的微指令，逐条执行每一条微指令，也就相应地完成了一条机器指令的全部操作。

微程序控制器同组合逻辑控制器相比较，具有设计规整、调试、维修以及更改、扩充指令方便的优点，易于实现自动化设计。但是由于它使用了控制存储器，所以指令的执行速度比组合逻辑控制器慢。