
【计】 microprogramming unit
【计】 microcoding; microprogram design; microprogramming
assembly; components; parts; subassembly; unit
【计】 E; packing unit; U
【化】 element
【经】 part; parts
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
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)。
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:
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。
控制存储器(Control Storage)
微指令寄存器(MIR)
地址转换逻辑
时序逻辑
当CPU执行MOV AX, 5
指令时:
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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