
【计】 microprogrammed computer
微程序控制计算机(Microprogrammed Control Computer)是指采用微代码(Microcode)技术实现中央处理器指令集控制的计算机系统。其核心原理是将机器指令分解为更基础的"微指令"序列,这些微指令存储在专用的控制存储器(Control Store)中,通过微程序控制器按需调用执行。
从架构组成分析,该系统包含三个关键单元:
相较于硬连线控制器,微程序控制的优势体现在:
该技术最早由剑桥大学Maurice Wilkes于1951年提出理论模型,首个商业应用出现在IBM 360系列大型机(1964年)。现代处理器中,AMD Zen架构和Intel Core系列仍保留微代码更新机制,用于修复设计缺陷。
微程序控制计算机是一种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的计算机系统。其核心设计思想是将复杂的指令执行过程分解为更基础的微操作,并通过硬件逻辑与存储程序相结合的方式实现控制。以下是详细解析:
微程序
由一系列微指令构成,每个微指令包含多个微命令(控制信号),用于驱动硬件执行对应的微操作(如寄存器传输、ALU运算等)。这些微程序由计算机设计者预先编写并固化在控制存储器(CM)中,通常使用ROM实现。
核心组件
指令执行流程
微周期
完成一次微指令读取和执行的时间单位,决定了微程序执行效率。
结构化控制
将硬连线控制的随机逻辑转化为存储逻辑,通过修改微程序即可调整指令功能,提高了设计灵活性和可维护性。
透明性
微程序对程序员不可见,属于计算机体系结构的底层实现细节。
性能权衡
相比硬连线控制器,微程序控制通过牺牲部分速度(需多次访问控制存储器)换取设计的规整性和可扩展性。
主要用于CISC(复杂指令集)架构计算机,例如早期的x86处理器,通过微程序实现复杂指令的分解执行。
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