控制器组合逻辑了解吗?大佬谈控制器微程序!

控制器是很多电子装置中都具有的组件，上篇文章中，我们对控制器的工作原理和功能有所探讨。为增进大家对控制器的认识，本文将对控制器的组合逻辑、控制器微程序予以介绍。如果你对控制器具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、控制器组合逻辑

组合逻辑控制器由时序电路、指令译码电路和组合逻辑电路三部分组成。通过指令译码器确定当前执行的指令，结合时序电路产生的节拍，共同作为组合逻辑电路的输人结果输出相应的控制信号。组合逻辑控制器是由复杂组合逻辑门电路和触发器构成，执行速度快，因此在计算机结构比如RISC中得到广泛应用。

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。

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，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。

二、控制器微程序

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，一条指令的功能通过执行一系列基本操作来完成，这些基本操作称为微操作，每个微操作在相应控制信号的控制下执行，这些控制信号在微程序设计中称为微命令。微程序是一个微指令序列，对应于一条机器指令的功能，每条微指令是一个0/1序列，其中包含若干个微命令，它完成一个基本运算或传送功能，有时也将微指令字，称作控制字(controlword)。

微程序控制器的组成：

1、控制存储器(Control Memory)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。

以上便是此次小编带来的控制器相关内容，通过本文，希望大家对控制器具备一定的了解。如果你喜欢本文，不妨持续关注我们网站哦，小编将于后期带来更多精彩内容。最后，十分感谢大家的阅读，have a nice day!