Mikroprogrammsteuerwerk

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Ein Mikroprogrammsteuerwerk ist der Teil mikroprogramierter Prozessoren , der die Ausführung eines Befehls im Prozessor unterstützt. Das Steuerwerk hat einen Zugriff auf Mikroprogramme , die in einem Speicher abgelegt sind. Das Mikro steuert das Zusammenspiel von Prozessoreinheiten Wie zum beispiel der ALU oder der Registry Stern . Bei manchen Prozessoren können die Mikroprogramme auch nachlässig werden. Microcodeprogrammierunggeändert werden. Man kann die Software auch als Firmware der CPU kennen.

Funktionales Schweißen

Maschinencodes Müssen in Einem Prozessor Profilierung mittels sogenannter Mikrobefehle in Steuersignale for the einzelnen Funktionseinheiten umgesetzt Werden. Unter Umstanden müssen Sie auch die folgenden Bearbeitungsschritte ausführen, um die Funktion des Maschinencodes in Form einer Mikrobefehlssequenz zu realisieren.

Nehme wir als Beispiel den Befehl ADD A, Bines fiktionale Prozessors, die den Inhalt des Registers A und B und ihr Ergebnis in das Register A zurückschreiben, soll. Es könnte folgenden Steuerablauf im Prozessor Ablauf:

  1. Die ALU wird für eine Addition konfiguriert.
  2. There Inhalt von Register A wird an einen ersten Eingang der ALU angelegt.
  3. Der Inhalt von Register B wird an den zweiten Eingang der ALU angelegt.
  4. Nach Ablauf der Durchlaufzeit für das Ausleses dort registriert A und B, Eulen des benötigte Zeit für Ausführung der Addition in der ALU, Wird das Plan Ergebnis in einem Zwischenregister abgelegt sterben.
  5. Der Inhalt von Register A wird mit dem Wert aus dem Zwischenregister überschrieben.
  6. Der nächste Befehl wird aus dem Speicher gelöscht.

Denkbar wäre, die Schritte (1, 2, 3) und (5, 6) in jeweils einem Zeitintervall zusammenzufassen.

Um Diesen Ablauf zu steuern, ist es Möglich, Eine Logik aufzubauen, sterben direkt this Steuerung vornimmt. Der Vorteil bei dieser „Feest Verdrahtung“ ist die Komplexität der verwendeten Logik und der kleinen Flexibilität bei den entsprechenden Verändern.

Im Falle der Mikroprogrammierung wird eine Ablaufsteuerung über den Speicher abgewickeltRealisiert. Es Maschinencode aktiviert Bitte dabei Jeweils Eines der Micro – Programm, das in mehreren schritt Dann alle Notwendig Steuersignale Jeweils für Funktionseinheiten Erzeugt sterben. Im einfachsten Falle ist das Mikroprogrammsteuerwerk aufgebaut Aus einem Befehlsregister, das gerade die ausgeführten Maschinencode Enthält, Einems Zahle für Mikroprogrammschritte und Einems Speicher sterben, wo einzelnen Schritte Enthält sterben. Ihr Register und der Zähler zusammen bilden die Adresse für den Mikroprogrammspeicher. Es Ist aber Auch komplexere Mikroprogrammsteuerwerke Möglich, Sprungbefehle und Verzweigungen ausführen Kann, um komplexere befiehlt zu ermöglichen sterben. Die Bedeutung eines Mikroprogrammsteuerwerkswerks als Suche nach der Steuerung eines virtuellen Rechenwerks ist mit dem Mikrocodesimulator MikroSim auf didaktische Weise vermittelt.

Entwicklung

Frühe Prozessoren waren typisch mit festdrachtner Logik aufgebaut, später wurden dann auch Mikroprogrammsteuerwerke eingesetzt. Sie werden feststellen, dass der Mainframe-Computer weiß, was der Mikroprozessor macht Mit der Entwicklung zu immer Höher Taktfrequenzen und zu RISC -Prozessoren geht Dann Party Trend wieder zu der allerdings verdrahteter Logik. Relevante Prozessor Verwenden oft Ein Misch – Formular, bei der Haufe Verwendet befehlen oder Befehlsteile Mit fest verdrahteter Logik ausgeführt Werden, und Komplex oder nicht so zeitkritische befähle ganz oder Teilweise mit Micro – Code.

Einige Prozessor Können Ihre Mikroprogrammierung Auch selbst dynastisches misch (dh während des Betriebs) ÄNDERN, zum beispiel UM EINEN Anderen Befehlssatz zu erlaub oder Die Ausführung zu optimieren . In einem der folgenden Fälle können Sie gleichzeitig ein Mikrofon installieren: Microcodes werden durch Microcodes ersetzt, die durch Fehler im Prozessor zu kompensieren ersetzt werden.

Mikroprogrammsteuerwerke sind eine Form von speicherprogrammierbaren Steuerungen . Ihr Einsatz ist nicht auf Prozessoren begrenzt.

Literatur

  • R. Hoffmann: Rechnerentwurf: Rechenwerke, Mikroprogrammierung, RISC. 3. Auflage. Oldenburg , München 1993, ISBN 3-486-22174-4 (Spezialkapitel 5: Mikroprogrammierung).
  • HP Gumm, M. Sommer: Einführung in Informatik . 8. Auflage. Oldenbourg, 2009, ISBN 978-3-486-58724-1 .
  • K. Wüst: Mikroprozesstechnik: Grundlagen, Architekten und Programmierung von Mikroskopen, Mikrocontrollern und Signalprozessoren . 3. Auflage. Vieweg + Teubner Verlag, 2008, ISBN 978-3-8348-0461-7 .
  • H. Bähring: Mikrorechner-Technik, Band 1, Mikroprozessor- und digitale Signalprozessoren . 3. Auflage. Springer, 2002, ISBN 3-540-41648-X .
  • H. Bähring: Mikrorechner-Technik, Band 2, Busse, Speicher, Peripherie und Mikrocontroller . 3. Auflage. Springer, 2002, ISBN 3-540-43693-6 .
  • Bringschulte, Ungerer: Mikrocontroller und Mikroprozessoren . Springer, 2002, ISBN 3-540-43095-4 .
  • R. Kelch: Rechner Foundation – Von der Binärlogik zum Schaltwerk . Fachbuchverlag Leipzig, 2003, ISBN 3-446-22112-3 .
  • R. Kelch: Rechnergrundlagen – Vom Rechenwerk zum Universalrechner . Fachbuchverlag Leipzig, 2003, ISBN 3-446-22113-1 .
  • Ch. Märtin: Einführung in die Rechnerarchitektur – Prozessoren und Systeme . Fachbuchverlag Leipzig, 2003, ISBN 3-446-22242-1 .