微程序控制技术是指将指令集中的一部分以固定的次序实现为若干微指令,并组成一段称为“微程序”的指令序列。在执行指令的时候,根据操作码产生微地址,从微程序存储器中取出微程序,并把其中的微指令送入微程序控制器中执行的一种技术。简单的说,就是将指令解码后,将其转换成一系列微操作,再通过微指令控制器控制计算机的各个部件进行操作。
相比直接控制运算部件的方式,微程序控制技术具有以下优势:
1、指令系统可扩展性好。只需要在微程序中增加相应的微指令即可实现新指令的执行。
2、更易于设计和实现,程序维护和修改也更加方便。
3、易于实现逐级中断和快速中断等功能。
4、可提高指令的并行性。
微程序控制器主要由微指令存储器、微操作序列逻辑部件和微程序计数器三部分组成。
1、微指令存储器:存储微程序,一条微指令由多个微操作组成,每个微操作控制着计算机的一个部件执行一个操作。
2、微操作序列逻辑部件:根据微指令的机器码产生微地址,指向微指令存储器中的相应微程序。
3、微程序计数器:在每个微周期结束时加1,并将其值作为下一个微程序的地址。
微程序控制技术广泛应用于计算机体系结构的设计与研究中,尤其是在CPU设计中的应用。目前,微程序控制技术已被应用于高性能微处理器、DSP处理器、FPGA设计等领域中,从而使这些设备实现了更加可靠、高效的指令控制。
另外,微程序控制技术也被用于软件仿真平台的设计中,这种仿真平台可以帮助计算机体系结构的设计者、CPU制造商以及操作系统程序员等,进行计算机体系结构级别的模拟和仿真。这些仿真工具可以提高设计效率,也有助于调试和验证计算机系统的正确性。