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微程序设计部件英文解释翻译、微程序设计部件的近义词、反义词、例句

英语翻译:

【计】 microprogramming unit

分词翻译:

微程序设计的英语翻译:

【计】 microcoding; microprogram design; microprogramming

部件的英语翻译:

assembly; components; parts; subassembly; unit
【计】 E; packing unit; U
【化】 element
【经】 part; parts

专业解析

微程序设计部件(Microprogramming Design Component)是计算机体系结构中用于实现指令集解释的核心控制单元,其本质是通过存储在控制存储器中的微指令序列驱动硬件操作。该技术由Maurice Wilkes于1951年提出,现仍应用于特定领域的处理器设计中。

核心组成与工作机制

  1. 控制存储器(Control Store):存放由微指令组成的微程序,每条机器指令对应一组微指令序列。例如IBM System/360采用32位微指令字长控制数据通路。
  2. 微指令寄存器(Micro-instruction Register):暂存当前执行的微指令,包含字段译码器(Field Decoder)和时序控制模块,如经典设计中包含条件选择位、分支地址位等子字段。
  3. 地址生成逻辑:通过下址字段(Next Address Field)实现微程序流控制,配合条件码寄存器完成条件跳转,该机制在《计算机系统架构》(Morris Mano著)中有详细时序分析。

应用特征

采用水平型微指令(Horizontal Microcode)时,每个控制信号对应独立位域,如Intel 8086处理器使用576位宽微指令控制ALU和寄存器组。垂直型微指令(Vertical Microcode)则采用编码方式减少存储空间,适用于嵌入式系统。

设计验证依据

剑桥大学计算机实验室保存的EDSAC设计文档显示,微程序部件需通过有限状态机模型验证时序一致性,该验证方法被收录于IEEE Transactions on Computers vol.28(1979)。

网络扩展解释

在计算机体系结构中,微程序设计部件是指实现微程序控制逻辑的核心硬件模块集合,主要用于将复杂指令转换为底层硬件操作。以下是详细解释:

一、微程序设计基本概念

微程序设计是一种用软件方法实现硬件控制的技术。其核心思想是将每条机器指令分解为多个微指令序列(称为微程序),这些微指令直接控制硬件电路完成操作。例如,执行一条加法指令可能需要包含取数、运算、存结果等多个微操作。

二、主要部件及其功能

  1. 控制存储器(Control Storage)

    • 存储所有机器指令对应的微程序段
    • 每个存储单元存放一条微指令(如32位宽度,包含操作码和地址字段)
  2. 微指令寄存器(MIR)

    • 暂存当前执行的微指令
    • 包含两部分: $$ begin{aligned} &微操作控制字段 quad (控制ALU、寄存器等) &下地址字段 quad (决定下条微指令地址) end{aligned} $$
  3. 地址转换逻辑

    • 将机器指令操作码转换为微程序入口地址
    • 采用映射表或硬连线方式实现
  4. 时序逻辑

    • 生成时钟信号控制微指令执行节奏
    • 包含微周期计数器等组件

三、工作流程示例

当CPU执行MOV AX, 5指令时:

  1. 取指令阶段从主存获取操作码
  2. 地址转换逻辑查找对应的微程序入口地址
  3. 控制存储器逐条输出微指令:
    • 微指令1:将立即数5加载到数据总线
    • 微指令2:将总线数据写入AX寄存器

四、与传统硬布线控制对比

特性 微程序设计 硬布线控制
灵活性 高(可修改微程序) 低(电路固定)
执行速度 较慢(多周期) 更快(直接电路)
适用场景 CISC复杂指令集 RISC精简指令集

注:现代CPU常采用两者结合的混合控制方式。微程序设计部件属于计算机组成原理中的核心控制单元设计范畴,其实现直接影响指令执行效率。

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