
【計】 microprogrammed computer
微程式控制計算機(Microprogrammed Control Computer)是指采用微代碼(Microcode)技術實現中央處理器指令集控制的計算機系統。其核心原理是将機器指令分解為更基礎的"微指令"序列,這些微指令存儲在專用的控制存儲器(Control Store)中,通過微程式控制器按需調用執行。
從架構組成分析,該系統包含三個關鍵單元:
相較于硬連線控制器,微程式控制的優勢體現在:
該技術最早由劍橋大學Maurice Wilkes于1951年提出理論模型,首個商業應用出現在IBM 360系列大型機(1964年)。現代處理器中,AMD Zen架構和Intel Core系列仍保留微代碼更新機制,用于修複設計缺陷。
微程式控制計算機是一種通過預先存儲在控制存儲器中的微程式來解釋和執行機器指令的計算機系統。其核心設計思想是将複雜的指令執行過程分解為更基礎的微操作,并通過硬件邏輯與存儲程式相結合的方式實現控制。以下是詳細解析:
微程式
由一系列微指令構成,每個微指令包含多個微命令(控制信號),用于驅動硬件執行對應的微操作(如寄存器傳輸、ALU運算等)。這些微程式由計算機設計者預先編寫并固化在控制存儲器(CM)中,通常使用ROM實現。
核心組件
指令執行流程
微周期
完成一次微指令讀取和執行的時間單位,決定了微程式執行效率。
結構化控制
将硬連線控制的隨機邏輯轉化為存儲邏輯,通過修改微程式即可調整指令功能,提高了設計靈活性和可維護性。
透明性
微程式對程式員不可見,屬于計算機體系結構的底層實現細節。
性能權衡
相比硬連線控制器,微程式控制通過犧牲部分速度(需多次訪問控制存儲器)換取設計的規整性和可擴展性。
主要用于CISC(複雜指令集)架構計算機,例如早期的x86處理器,通過微程式實現複雜指令的分解執行。
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