计算机组成原理课程设计
运行微程序 IN 03 SWB 有效 ADD 04 STA 05 PCB LDAR LDPC 11 CE有效 W/R=0 LDAR 12 R0B CE有效 W/R=1 PCB LDAR LDPC 13 CE有效 W/R=0 LDAR 14 CE有效 W/R=0 LDDR1 15 01 ALUB LEDB ALU=A W/R=1 01 01 OUT 06 PCB LDAR LDPC 02 CE有效 W/R=0 LDIR P(1)测试 JMP 07 PCB LDAR LDPC 16 CE有效 W/R=0 01 效 LDDR2 18 ALU做减法 LDRi ALUB 01 MOV 08 R1B LDRi SUB 09 R0B有效 LDDR1 17 R1B有OR 0A PCB LDAR LDPC 19 CE有效 W/R=0 LDAR 1A CE有效 W/R=0 LDDR2 1B R0B有效 XOR 0B PCB LDAR LDPC 1D CE有效 W/R=0 LDAR 1E CE有效 W/R=0 LDDR2 1F R0B有效 LDDR1 AND 0C R0B LDDR1 21 R1B LDDR2 22 ALU做“与” LDRi ALUB PCB LDAR LDPC LDRi 0D 01 CE 有效 W/R=0 LDAR 0E 有效 CE W/R=0 LDDR2 0F R0B 有效 LDDR 1 10 做ALU加 LDRi ALUB 01
01 LDDR1 1C ALU做或 LDRi ALUB 20 ALU做异或 LDRi ALUB 01 01 图4 用微命令表示的执行十条基本指令的微指令流程
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该图中每个框上的数字表示该条微指令在控存中的地址（与指令格式有关，也与设计者的意愿有关）。如何在一条微指令中实现一个框中的微操作与微指令的格式密切相关。
四、基本模型机的微指令格式
本模型机的微指令长共24位，基本采用水平型微指令字段直接编码方式，其控制位顺序如下：
其中，S3、S2、S1、S0、M、CN（μA24～μA19位）为ALU运算类型的控制字段，其输出不需译码直接连接到ALU的对应控制信号即可。需要指出的是，该字段无论如何编码，ALU都要进行某种运算，但是只要不发出ALUB微命令，ALU的运算结果都不会送到数据总线上，也就是不会对其它部件的操作产生任何影响。在设计微程序时，只要不发ALUB微命令，该字段的编码可以任意设置。
μA18位为输出设备（LED）和主存（RAM）的读写控制字段，该位为0，表示读；该位为1，表示写。
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μA17～μA16位（B1B0）字段用于选择外设和主存。B1B0=01选择主存（CE有效），B1B0=00选择输入数据开关（SWB有效），B1B0=10选择输出LED（LEDB有效）。B1B0=11对本模型机无效，即没有选中任何外设或主存。
对本模型机而言，上述三位可以看成一个字段，其编码的含义如下：
μA18μA17μA16=000或100 从输入开关SW读数据 μA18μA17μA16=001 从主存读数据 μA18μA17μA16=101 向主存写数据 μA18μA17μA16=110 向LED写数据 其它组合无意义。
ΜA6～μA1位为6位的预置后续微地址，“预置”的含义是该字段与微地址控制字段以及指令寄存器等部件的内容共同产生下一条微指令在控存中的微地址。
A、B、C 三个译码字段，分别由三组译码控制电路译码产生各种微命令。
A字段用于产生各寄存器的数据装入微命令，各种编码的含义如上表所示。 由于模型机有三个通用寄存器（R0、R1、R2），它们都有相应的数据装入微命令，为了不增加微指令的宽度，该字段只设计了一个LDRi命令。为了区分究竟是哪个寄存器装入数据，要根据指令寄存器的最低两位（I1I0）的状态而定：当I1I0=00时，发LDR0微命令；I1I0=01时，发LDR1微命令；I1I0=10时，发LDR2微命令；I1I0=11时，对本模型机无效；
B字段中的RSB、RDB、RIB分别为源寄存器的内容送数据总线、目的寄存器送数据总线及变址寄存器送数据总线的微命令，其功能是根据机器指令来选通三个工作寄存器R0、R1及R2之一，将其内容送数据总线。 具体规则如下：
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如果RDB有效，根据指令寄存器的最低两位（I1I0）的状态决定哪个寄存器的内容送数据总线：当I1I0=00时，发R0B微命令；I1I0=01时，发R1B微命令；I1I0=10时，发R2B微命令；I1I0=11时，对本模型机无效；
如果RSB有效，根据指令寄存器（I3I2）两位的状态决定哪个寄存器的内容送数据总线：当I3I2=00时，发R0B微命令；I3I2=01时，发R1B微命令；I3I2=10时，发R2B微命令；I3I2=11时，对本模型机无效；
本模型机的变址寄存器固定为R2，故RIB有效就是R2B有效。
基于上述字段的设计规则，在设计机器指令格式时，必须将目的寄存器的编码放在指令的第一个字节的I1I0位置，将源寄存器的编码放在指令的第一个字节的I3I2位置，且编码必须符合上述规则，即00代表寄存器R0，01代表寄存器R1，10代表寄存器R2。
B字段中的299B是移位运算装置的数据端与数据总线相连的微命令。该装置在图中没有画出。
C字段中的P（1）～P（4）是四个测试字段。其功能是根据机器指令、μA5～μA0字段及其它有关部件的内容，产生下一条微指令在控存中的微地址，使微程序转入相应的微地址入口，从而实现微程序的顺序、分支、循环运行等。AR为算术运算是否影响进位及判零标志控制位，低电平有效。LDPC为使PC+1的微命令。
P（1）～P（4）的意义如下：
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P（1）测试的作用是次地址字段NA（4～1位）或指令寄存器IR（8～5位）产生下一条微指令在控存中的微地址的4～1位，下一条微指令在控存中的微地址的6～5位仍为NA字段的6～5位。
P（2）测试的作用是次地址字段NA（2～1位）或指令寄存器IR（4～3位）产生下一条微指令在控存中的微地址的2～1位，下一条微指令在控存中的微地址的6～3位仍为NA字段的6～3位。
P（3）测试的作用是次地址字段NA（4位）或进位或零标志产生下一条微指令在控存中的微地址的4位，下一条微指令在控存中的微地址的其它位仍为NA字段的相应位。
P（4）测试的作用是次地址字段NA（2～1位）或(SWC，SWA)产生下一条微指令在控存中的微地址的2～1位，下一条微指令在控存中的微地址的6～3位仍为NA字段的6～3位。
五、编写微程序
在了解了微指令格式后，就可以开始编写微程序了。
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