要执行一条指令，CPU的控制单元必须以正确的顺序生成所需的控制信号。有两种方法可以按照正确的顺序生成控制信号，即硬接线控制单元和微程序控制单元。
有线控制单元–
可以将控制硬件视为状态机，它在每个时钟周期内从一种状态变为另一种状态，具体取决于指令寄存器的内容，条件代码和外部输入。状态机的输出是控制信号。该机器执行的操作顺序由逻辑元件的接线确定，因此被称为“硬接线”。
- 直接对应于布尔表达式的固定逻辑电路用于生成控制信号。
- 硬连线控制比微程序控制更快。
- 使用这种方法的控制器可以高速运行。
- RISC体系结构基于硬连线控制单元
微程序控制单元–
- 与操作相关的控制信号存储在特殊的存储单元中，程序员无法将其作为控制字来访问。
- 由程序生成的控制信号类似于机器语言程序。
- 由于从控制存储器中提取微指令需要时间，因此微程序控制单元的速度较慢。
一些重要术语–
- 控制字：控制字是一个单词，其各个位代表各种控制信号。
- 微例程：与机器指令的控制序列相对应的一系列控制字构成了该指令的微例程。
- 微指令：此微例程中的各个控制字称为微指令。
- 微程序：微指令序列称为微程序，存储在称为控制存储器(CM)的ROM或RAM中。
- 控制存储区：计算机指令集中所有指令的微例程都存储在称为控制存储区的特殊存储器中。
微程序控制单元的类型–根据存储在控制存储器(CM)中的控制字的类型，将其分为两种类型：
1.卧式微程序控制单元：
控制信号以1位/ CS的解码二进制格式表示。示例：如果处理器中存在53个控制信号，则需要53位。一次可以启用多个控制信号。
- 它支持更长的控制字。
- 它用于并行处理应用程序。
- 它允许更高的并行度。如果度数为n，则一次启用n CS。
- 它不需要其他硬件(解码器)。这意味着它比“垂直微编程”要快。
- 它比垂直微编程更灵活
2.垂直微程序控制单元：
控制信号以编码的二进制格式表示。对于N个控制信号，需要Log2(N)位。
- 它支持较短的控制字。
- 它支持轻松实施新的控制信号，因此更加灵活。
- 它允许较低的并行度，即并行度为0或1。
- 需要额外的硬件(解码器)来生成控制信号，这意味着它比水平微编程要慢。
- 它不如水平柔韧性好，但比硬接线控制单元柔韧性好。
GATE CS Corner问题
练习以下问题将帮助您测试知识。在前几年的GATE或GATE模拟测试中，所有问题都已提出。强烈建议您练习它们。
- GATE CS 2004，问题66
- GATE CS 2002，问题32
参考 –
控制单元–维基百科
控制单元– edux.pjwstk.edu.pl