微程序 百科内容来自于: 百度百科

微程序是英国剑桥大学教授M.V.Wilkes在1951年首先提出的,它是实现程序的一种手段,具体就是将一条机器指令编写成一段微程序。每一个微程序包含若干条微指令,每一条微指令对应一条或多条微操作。在有微程序的系统中,CPU内部有一个控制存储器,用于存放各种机器指令对应的微程序段。当CPU执行机器指令时,会在控制存储器里寻找与该机器指令对应的微程序,取出相应的微指令来控制执行各个微操作,从而完成该程序语句的功能。微程序设计技术,指的是利用软件技术来实现硬件设计的一门技术。

设计技术

微程序设计技术,指的是利用软件技术来实现硬件设计的一门技术。
优点:微程序设计克服了组合逻辑控制单元线路庞杂的缺点,同硬布线比较具有规整性,灵活性,可维护性等一系列优点。
缺点:由于增加了到控制存储器中读取微指令的时间导致执行速度慢。

控制方法

微程序控制方法由于规整性好,灵活方便,通用性强,因此在包括计算机在内的各种复杂数字系统控制器的设计中得到了广泛应用,成为控制器的主流设计方法之一。
程序控制的基本思想,就是仿照通常的解题程序的方法,把所有的控制命令信号汇集在一起编码成所谓的微指令,存放在一个EPROM里。系统运行时,一条又一条地读出这些微指令,从而产生执行部件所需要的各种控制信号,以控制各逻辑部件执行所规定的操作。
一个数字系统基本上可以划分成两大部分——控制部件和执行部件,如图6.26所示。 控制器就是控制部件。而ALU、寄存器组存储器RAM等,相对控制器来讲,就是执行部件。那么两者之间是如何进行联系的呢?
控制部件与执行部件的联系之一,是通过控制线。控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令,我们把这种控制命令称为 微命令,而执行部件接受微命令所执行的操作叫作 微操作
控制部件与执行部件之间的另一联系是反馈信息。例如由于运算处理中正在处理的数据因其结果特征(正、负、进位、溢出等)而影响下一个操作的执行,因此就需要规定条件测试或状态测试。执行部件通过反馈线向控制部件反映当前操作的结果情况,以便使控制部件根据执行部件的“状态”标志下达新的微命令
在系统的一个 基本周期(又称 机器周期,一般由几个时钟周期组成)中,一组实现一定操作功能的微命令的组合,构成一条微指令
这里要强调两点:
第一,一条微指令的有效持续时间为一个系统基本周期,它表示从R0M中读出微指令与执行这条微指令的时间总和。当从ROM中读出下一条微指令后,当前的这条微指令即失效。
第二,一条微指令中包含若干个微命令,它们分头并行地控制执行部件进行相应的微操作。
微指令除给出微命令信息外,还应给出测试 判别信息。一旦出现此信息,执行这条微指令时要对系统的有关“状态标志”进行测试,从而实现控制算法流程图的条件分支。微指令中还包含一个下址字段,该字段将指明ROM中下一条微指令的地址。
图6.27 微指令的典型结构

图6.27 微指令的典型结构

图6.27示出了微指令的典型结构,长条框内的符号X表示一个二进制位(bit)。其中微命令字段给出执行部件的控制信号:X编码为1,表示有微命令,X编码为0表示无微命令。测试判别字段和下一地址字段一起实现顺序控制:当测试判别字段无效时(X编码为0),下址字段信息即是下条微指令的地址;当判别测试字段有效时(其中一个X编码为1),根据执行部件反馈线上的标志信息对下址字段信息进行修改,修改好的地址即为下条微指令的地址。
微程序是由若干条微指令组成的序列。在计算机中,一条机器指令的功能可由若干条微指令组成的序列来解释和执行,因此机器执行一条指令的过程,也就是执行一个相应的微程序的过程。就一般数字系统而言,按照我们在第6.5节中使用的概念,微程序实质上就是将控制算法流程图用EPROM等来实现。
微程序概念的引入使大型复杂数字系统控制器的设计发生了革命性的变化。因为微程序技术可代替硬件布线的控制技术,即由门电路和触发器等组成的硬件网络可被存有控制代码的EPROM存储器所取代。
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- 来自原声例句
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