微程序设计是一种 用规整的存储逻辑代替不规则的硬接线逻辑来实现计算机控制器功能的技术。它通过将每一条机器指令转换为一串微指令(称为微程序),并将这些微程序存储在控制存储器中来控制计算机的指令执行。微程序中的每一条微指令负责执行一个或多个微操作,这些微操作共同完成一条机器指令的功能。
关键概念
微指令:
微指令是控制计算机硬件操作的基本命令,通常由硬件实现且不可编程。
微程序:
由一系列微指令组成的程序,用于实现更复杂的操作。微程序存放在控制存储器中,可以通过修改控制存储器的内容来改变计算机的指令。
控制存储器:
存储微指令的存储器,通常是一个只读存储器(ROM)。CPU在执行机器指令时,会在控制存储器中查找对应的微程序,并执行相应的微指令。
微程序段:
每个基本操作由存在于控制存储器中的微程序段控制完成,每个微程序段由若干条微指令组成。
优点
规整性:微程序控制的物理结构非常规整,易于设计和维护。
灵活性:通过修改控制存储器的内容,可以轻松地改变计算机的指令,实现灵活的功能扩展。
可维护性:微程序的设计使得硬件结构更加清晰,便于调试和维护。
缺点
执行速度:由于需要从控制存储器中读取微指令,微程序的执行速度通常比硬接线逻辑慢。
应用
微程序设计广泛应用于各种计算机系统中,特别是在需要高度集成和灵活控制的场合,如微处理器、微控制器和嵌入式系统等。通过微程序设计,可以实现复杂的控制逻辑,同时保持硬件的简洁和高效。
总结
微程序设计是一种通过软件技术实现硬件设计的方法,它用规整的存储逻辑代替了不规则的硬接线逻辑,从而提高了计算机系统的灵活性和可维护性。虽然执行速度相对较慢,但其优点在许多应用中仍然非常显著。