
【計】 horizontal microinstruction
橫向微指令(Horizontal Microinstruction)是計算機體系結構中微程式控制單元的核心概念,指通過并行位控制信號直接驅動硬件操作的微指令編碼方式。其核心特征表現為:
位級并行控制
每個二進制位獨立對應特定硬件控制線(如ALU功能選擇、寄存器寫入使能),通過位組合實現多路信號同步觸發。例如某微指令的bit3-bit0可直接控制運算器的加減乘除功能選擇。
非編碼格式特性
采用"直接表示法"(Direct Representation),控制字段不進行二次編碼,位寬與硬件控制線數量嚴格對應。這種設計顯著提升執行效率,但會增加指令存儲空間占用。
時序控制機制
包含兩個基本時序參數:微周期(Microcycle)定義信號持續時間,相位信號(Phase Signal)協調多級流水操作。典型應用見于RISC處理器的多級流水線控制。
硬件映射關系
通過微指令寄存器(Microinstruction Register)将二進制位模式轉換為物理電路控制信號,每個有效位直接驅動晶體管開關陣列,該設計原理在《計算機組成與設計》(David Patterson著)第四章有詳細闡述。
橫向微指令是微指令的一種編碼格式,屬于水平型微指令(Horizontal Microinstruction)。以下是詳細解釋:
橫向微指令的特點是一個微指令字中包含大量控制信號,能同時觸發多個并行微操作。它的設計目标是最大化硬件資源的并行性,減少指令執行所需的步驟。
特性 | 橫向(水平型) | 垂直型 |
---|---|---|
并行能力 | 高(同時多個操作) | 低(需多個周期完成多個操作) |
編碼長度 | 較長(直接映射控制信號) | 較短(需譯碼器解析) |
應用場景 | 高性能處理器、複雜指令集 | 低功耗設備、簡單控制邏輯 |
微指令的并行能力可通過其控制信號數表示:
若微指令字長為$n$位,則最大并行微操作數為$n$(每個位獨立控制一個操作)。
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