
【计】 microprogrammed machine
decline; profound; tiny
【计】 mic-; micro-
【医】 micr-; micro-; mikro-; mu
【计】 programmed control
【化】 program control; programmed control
【经】 program control
chance; crucial point; engine; machine; occasion; organic; pivot; plane
flexible
【医】 machine
微程序控制机(Microprogrammed Control Unit)是计算机体系结构中用于指令解码与执行的核心控制模块。其核心原理是通过存储在控制存储器中的微指令序列(microcode)生成时序控制信号,驱动运算器、寄存器等硬件单元协同工作。
从汉英词典角度解析:
定义与结构 中文术语“微程序控制机”对应英文"Microprogrammed Control Unit",由控制存储器(Control Storage)、微指令寄存器(μIR)和地址生成单元构成。每个机器指令对应一组微程序,通过垂直/水平型微指令格式实现指令扩展。(参考:IEEE Transactions on Computers, 2023)
工作原理 采用两阶段控制机制:先将机器指令翻译为微程序入口地址,再按微指令周期(microcycle)逐条执行。典型公式表达为: $$ C{next} = f(C{current}, IR) $$ 其中$C$代表控制状态,$IR$为指令寄存器值(来源:《计算机组成与设计》第五版)
应用特征 与硬布线控制相比,具备可修改性优势,特别适用于复杂指令集(CISC)处理器。Intel 8086等经典处理器采用分层微代码结构,通过微代码修补(microcode patch)实现硬件错误修复。(参考:ACM Computing Surveys)
发展演进 现代处理器如AMD Zen架构仍保留微程序控制器,但采用纳操作(nanocode)实现更精细的控制粒度。RISC-V等精简指令集则通过混合控制策略平衡性能与灵活性(来源:Springer《先进处理器设计》)
该控制方式由剑桥大学Maurice Wilkes于1951年首次提出,其论文《The Best Way to Design an Automatic Calculating Machine》奠定了可编程控制的理论基础。
微程序控制机是一种采用微程序控制器作为核心控制部件的计算机系统,其核心思想是通过预先存储在控制存储器中的微程序来解释和执行机器指令。以下是详细解释:
微程序控制
将每条机器指令分解为多个微操作,并将这些微操作对应的控制信号(即微命令)编写成微指令,最终形成有序的微程序集合。执行指令时,逐条读取微指令并生成控制信号,驱动硬件完成操作。
核心组成
指令执行流程
下地址生成
微指令中通常包含下一条微指令的地址信息,可通过以下方式确定:
主要用于早期计算机和嵌入式系统,例如工业自动化控制设备中,通过定制微程序实现特定逻辑功能。
如需进一步了解微指令编码方式(如直接控制法、字段编译法),可参考来源。
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