
【計】 microprogramming technique
decline; profound; tiny
【計】 mic-; micro-
【醫】 micr-; micro-; mikro-; mu
【計】 programmatics; programming technique
微程式設計技術(Microprogramming Technology)是一種計算機體系結構中的控制單元設計方法,其核心思想是用存儲在專用存儲器(控制存儲器)中的微指令序列來解釋和執行機器指令。以下是其詳細解釋:
微程式(Microprogram)
由一系列微指令(Microinstruction) 組成的程式,每條微指令直接控制CPU内部的數據通路操作(如寄存器傳輸、ALU運算等)。微程式存儲在隻讀存儲器(ROM)或可編程邏輯器件中,稱為控制存儲器(Control Store)。
工作原理
設計靈活性
修改微程式即可調整指令功能或添加新指令,無需改動硬件電路,適用于複雜指令集(CISC)設計。
簡化硬件複雜度
将硬連線控制(Hardwired Control)的多路選擇器、狀态機等邏輯轉化為可編程存儲,降低設計難度。
可維護性提升
微程式錯誤可通過更新控制存儲器修複,比物理電路修改更便捷。
中文術語 | 英文術語 |
---|---|
微程式設計技術 | Microprogramming Technology |
微指令 | Microinstruction |
控制存儲器 | Control Store |
微地址生成邏輯 | Micro-address Sequencing Logic |
硬連線控制 | Hardwired Control |
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微程式設計技術是一種利用軟件方法實現硬件控制邏輯的設計方法,以下是詳細解釋:
由英國劍橋大學教授M.V.Wilkes于1951年提出,通過将機器指令分解為微程式段來實現計算機控制功能。其本質是用規整的存儲邏輯替代傳統硬接線邏輯,每條機器指令對應一個由微指令序列組成的微程式。
設計方法 | 原理描述 | 特點對比 |
---|---|---|
直接表示法 | 每個二進制位直接對應一個微命令(如"1"表示激活) | 直觀但字長冗餘 |
編碼表示法 | 将互斥的微命令編碼為字段,通過譯碼器生成控制信號 | 縮短字長但增加譯碼延遲 |
混合表示法 | 結合直接表示與字段編碼,平衡字長和靈活性 | 現代主流設計方案 |
優勢:
局限:
早期廣泛應用于CISC架構處理器(如x86系列),隨着RISC架構興起逐漸被硬布線取代。現代多用于特殊指令擴展或安全模塊設計,在FPGA開發中仍有重要應用價值。
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