[科普中国]-微程序

1951年, 英国剑桥大学教授M.V.Wilkes首先提出了微程序控制的概念, 其基本思想是:一条机器指令可分割成许多基本的操作序列, 这些操作可归为信息的传递, 而信息传递的关键是控制门的打开与关闭。因此, 可用存储阵列中的信息来控制这些门的开与关闭。故可将微程序控制信号以微码的形式构成微指令, 编成多微指令的微程序, 存于存储器中。于是, 取出一条微指令就产生一组微操作控制信号, 去打开一组控门, 控制完成一组微操作。每条机器指令对应一段微程序, 这段微程序执毕, 该指令规定的功能也就完成了。1

微程序控制器微程序控制的提出，其主要目的是希望能实现灵活可变的计算机指令系统。2

（1）微程序控制2

微程序控制和组合逻辑控制是微命令产生的两种方式。组合逻辑控制方式采用许多门电路，设计复杂，设计效率低，检查调试困难，而微程序控制器改进了其缺点。微程序控制器的核心部件是微地址转移逻辑。2

微程序控制器的基本思想包括以下两点：2

① 将控制器所需的微命令以代码形式编成微指令，存入一个由ROM构成的控制存储器（CM）中。2

② 将各种机器指令的操作分解成若干微操作序列。每条微指令包含的微命令控制实现一步操作。若干条微指令组成一小段微程序，解释执行一条机器指令。2

（2）常见概念及定义2

① 微命令：构成控制信号序列的最小单位。2

② 微操作：由微命令控制实现的最基本的操作。2

③ 微周期：从控制存储器读取一条微指令并执行相应的一步操作所需的时间。通常一个时钟周期为一个微周期。2

④ 控制存储器（微指令存储器）：主要存放控制命令（信号）和下一条要执行的微指令地址。由于计算机的指令系统是固定的，实现这个指令系统的微程序也是固定的，所以控制存储器采用只读存储器（ROM）。2

微程序控制器原理微程序控制器的基本原理是用多条微指令（Microinstruction）组成的微程序解释执行一条指令的功能，硬件组成的核心电路是“控制存储器”（简称控存，用ROM芯片实现，即固件），用于保存由微指令代码（Microcode）组成的微程序。在指令执行过程中，按照指令及其执行步骤，依次从控制存储器中读出微指令，用微指令控制各执行部件的运行，并用下一地址字段形成下一条微指令的地址，使微指令可以连续运行。3

本词条内容贡献者为:

尚轶伦 - 副教授 - 同济大学数学科学学院