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

• 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

• 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)

• 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

• 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

• Mem Read/Write

• 顺序控制 Branch Branch P1

• Branch 判断条件

• 并发水平微指令变为垂直后可能需要多个时钟周期完成

• 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

4. 水平型与垂直型微指令

• 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

• 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