"微程序控制器是计算机组成原理中的一个重要概念,由英国剑桥大学的M.V. Wilkes在曼彻斯特大学的一次计算机会议上首次提出。微程序控制技术最初在IBM360系列机上得到成功应用,随着VLSI技术的发展,逐渐普及到从大型机到微型机的各种计算机系统中。
微程序控制技术的核心思想是将操作控制逻辑以微指令的形式存储在控制存储器中。这种技术可以看作是用软件的方式来设计硬件,因为它允许通过编写和修改微指令集来改变计算机的控制逻辑。微指令包含了产生操作控制信号的信息,这些信号用于驱动计算机的执行部件执行特定的操作。
微程序控制的基本原理是,当计算机执行指令时,控制器会从控制存储器中逐条取出微指令,每一条微指令对应一个或多个微操作。微操作是计算机内部最基础的操作,如设置或清除某些控制门的电位、发送脉冲等,它们共同作用于数据通路,使得计算机能执行高级指令所指定的任务。
微操作之间有两种关系:相容性和相斥性。相容性微操作可以同时或在一个节拍内执行,而相斥性微操作则不能同时进行,因为它们可能涉及到相同的硬件资源。为了协调这些微操作,微指令通常会被设计成具有一定的并行性,使得多个微操作可以在同一时间片内并行执行,从而提高计算机的执行效率。
在实际的微程序设计中,控制部件会根据当前的指令和状态信息,通过解码产生相应的微地址,这个微地址指向控制存储器中的微指令。微指令被读出后,其包含的字段会驱动执行部件执行相应的微操作序列,这个序列被称为微指令流或微程序。微程序控制技术的一个显著优点是它提供了灵活性,使得复杂的控制逻辑可以通过修改或添加微指令来实现,而不必改动硬件。
P156图5.20(123)(XY组合)可能是对微操作并行执行的一种具体表示,其中123代表三个并行执行的微操作,XY组合可能表示两个微操作的组合方式,这进一步说明了微程序控制如何实现操作的并行处理,以提升计算机性能。
微程序控制是计算机设计中的一种重要方法,它通过将控制逻辑软件化,提高了设计的灵活性,并在不同规模的计算机系统中得到了广泛应用。理解和掌握微程序控制原理对于深入理解计算机系统的工作机制至关重要。