Mikroprogrammierung ist eine Methode, um die Steuereinheit eines Computers systematisch zu implementieren. Kurz gesagt, es ist der Prozess der Erstellung eines Mikrocodes für einen Mikroprozessor.
Microcode ist ein untergeordneter Code, der vorschreibt, wie ein Mikroprozessor handeln soll, wenn er Anweisungen in Maschinensprache ausführt, und Microcode wird manchmal als Mikroprogramm bezeichnet, wenn er in einer bestimmten Operation verwendet wird.
Eine mikroprogrammierte Steuereinheit speichert andererseits binäre Steuerwerte als Wörter im Speicher.
Key Take Away
- Bei der horizontalen Mikroprogrammierung entspricht jedes Steuersignal einer Bitposition im Steuerwort, während bei der vertikalen Mikroprogrammierung jedes Steuersignal einer Zeile in einem Steuerspeicher entspricht.
- Die horizontale Mikroprogrammierung ist flexibler als die vertikale Mikroprogrammierung, da Änderungen leichter durch Ändern des Steuerworts vorgenommen werden können. Im Gegensatz dazu erfordert die vertikale Mikroprogrammierung Änderungen an der gesamten Zeile im Steuerspeicher.
- Die vertikale Mikroprogrammierung ist schneller als die horizontale Mikroprogrammierung, da auf die Steuersignale parallel zugegriffen werden kann, während bei der horizontalen Mikroprogrammierung sequentiell auf die Signale zugegriffen werden muss.
Horizontale Mikroprogrammierung vs. vertikale Mikroprogrammierung
Bei der Mikroprogrammierung verwendet die horizontale Mikroprogrammierung ein breites Mikrobefehlsformat mit einem Bit pro Steuersignal, was mehr Flexibilität und Geschwindigkeit bietet. Die vertikale Mikroprogrammierung verwendet ein schmales Mikrobefehlsformat, das eine Dekodierung erfordert, langsamer ist, aber weniger Speicherplatz benötigt.
Die Steuersignale in einer horizontalen mikroprogrammierten Steuereinheit werden im dekodierten Binärformat dargestellt.
Jedes Bit in der horizontalen Mikroprogrammierung bezieht sich auf einen einzelnen Steuerpunkt, der anzeigt, dass die anwendbare Mikrooperation ausgeführt werden soll.
Da jeder Mikrobefehl mehrere Ressourcen gleichzeitig befehlen kann, kann er möglicherweise die Hardwarenutzung verbessern, während er die Anzahl der pro Mikroprogramm erforderlichen Mikrobefehle reduziert.
Die Steuersignale in einer vertikalen mikroprogrammierten Steuereinheit sind im Binärformat codiert. Jede Mikrooperation hat ihren eigenen Code, den der Decoder in unterschiedliche Steuersignale übersetzt.
Die Mikrobefehlsfelder werden vollständig genutzt, weil nur die auszuführende Mikrooperation definiert ist. Außerdem sind vertikale Mikroprogramme einfacher zu schreiben als horizontale Mikroprogramme.
Vergleichstabelle
| Vergleichsparameter | Horizontale Mikroprogrammierung | Vertikale Mikroprogrammierung |
|---|---|---|
| Grad der Parallelität | ein höheres Maß an Parallelität | geringer Grad an Parallelität |
| Flexibel | Es ist weniger flexibel | Es ist flexibler |
| Codierung | Es nutzt die ROM-Codierung weniger als die vertikale Mikroprogrammierung | Es macht mehr Gebrauch von der ROM-Codierung |
| Zusätzliche Hardware | Es ist keine zusätzliche Hardware erforderlich | Zusätzliche Hardware ist in Form von Decodern |
| Reihenfolge | Es verwendet horizontale Mikrobefehle | Es verwendet vertikale Mikroinstruktionen |
Was ist horizontale Mikroprogrammierung?
In der horizontal programmierten Micro-Steuereinheit werden die Steuersignale im decodierten Binärformat dargestellt, dh 1but/CS, es müssen 'n' Steuersignale nur codiert werden.
Jedes Bit in der horizontalen Mikroprogrammierung bezieht sich auf einen einzelnen Kontrollpunkt, der zeigt, dass die relevante Mikrooperation durchgeführt werden soll.
Denn jeder Mikrobefehl kann viele verwalten Resorts Gleichzeitig hat es das Potenzial, die Hardwarenutzung zu verbessern, während es auch weniger Mikrobefehle pro Mikroprogramm erfordert.
Andererseits stellen horizontale Mikroprogramme eine Reihe gleichzeitig ausgeführter Mikrooperationen dar.
Es ermöglicht mehr Parallelität, während weniger Codierung verwendet und die Steuerfelder getrennt werden. Andererseits ist die Entwicklung von Mikroprogrammen, die Ressourcen optimal oder effizient nutzen, eine schwierige Herausforderung.
Da jedes Steuerbit unabhängig von den anderen ist, bietet die horizontale Mikroprogrammierung viel Freiheit. Da es länger ist als vertikale Mikroanweisungen, liefert es mehr Informationen.
Wie die traditionelle Maschinensprache verwendet die horizontale Mikroprogrammierung einen sequentiellen Weg, um die nächsten Spezifikationen in rationaler Software auszudrücken.
Jedes Bit ist mit einem einzelnen Befehlsposten verknüpft, was anzeigt, dass es dem relevanten Kontrollpunkt entspricht. Es wird eine Mikrooperation durchgeführt. Verzweigungen, die sowohl bedingt als auch unbedingt sind. Die Sequenz muss dann mit Steuermerkmalen unterbrochen werden.
Was ist vertikale Mikroprogrammierung?
Steuersignale werden in vertikal mikroprogrammierten Steuereinheiten in codiertem Binärformat definiert, und 'n' Steuersignale erfordern eine log2n-Bit-Codierung.
Die vertikale Mikroprogrammierung verwendet im Gegensatz zur horizontalen Mikroprogrammierung ein flexibles Format und einen höheren Codierungsgrad.
Es reduziert die Länge des Mikrobefehls und verhindert, dass die Länge des Mikrobefehls direkt durch eine erhöhte Speicherkapazität beeinflusst wird. In den meisten Fällen repräsentiert jeder vertikale Mikrobefehl eine einzelne Mikrooperation.
Vertikale Mikroprogramme haben eine höhere Codedichte, was der Größe des Steuerspeichers zugute kommt. Vertikale Mikroinstruktionen ähneln dem traditionellen Maschinensprachenstil, der nur aus einer Operation besteht und ein paar Operanden.
Das Schreiben vertikaler Mikroprogramme ist einfacher als das Schreiben horizontaler Mikroprogramme. Vertikaler Mikrobefehl ähnelt klassisch Maschinensprache, die nur eine Aktion und wenige Operanden hat.
Dadurch ist die Mikroprogrammierung einfach zu implementieren. Es besteht aus vier bis sechs Feldern, die jeweils 16 bis 32 Bit pro Befehl erfordern.
Vertikale Mikroprogramme haben eine höhere Codesättigung, was der Kapazität des Steuerspeichers zugute kommt. Vertikale Mikroinstruktionen ähneln dem traditionellen Maschinensprachenstil, der nur aus einer Funktion und wenigen Verarbeitungselementen besteht.
Jeder vertikale Mikrobefehl definiert eine spezifische Mikrooperation, wobei Operanden die Datenquelle und -senke angeben.
Hauptunterschied zwischen horizontaler Mikroprogrammierung und vertikaler Mikroprogrammierung
- Die horizontale Mikroprogrammierung ermöglicht einen höheren Grad an Parallelität; wenn der Grad n ist, dann werden n Steuersignale gleichzeitig aktiviert. Andererseits ermöglicht die horizontale Mikroprogrammierung einen geringen Grad an Parallelität; wenn der Grad entweder 0 oder 1 ist, dann wird jeweils nur ein Steuersignal aktiviert.
- Die horizontale Mikroprogrammierung ist weniger flexibel als die vertikale Mikroprogrammierung der Steuereinheit.
- Die horizontale Mikroprogrammierung macht weniger Gebrauch von der RaoM-Codierung, während die vertikale Mikroprogrammierung mehr von der ROM-Codierung macht, um die Länge des Steuerworts zu reduzieren.
- Für die horizontale Mikroprogrammierung ist keine zusätzliche Hardware erforderlich, aber bei der vertikalen Mikroprogrammierung ist zusätzliche Hardware in Form von Decodern vorhanden, die zum Erzeugen von Steuersignalen erforderlich sind.
- Die horizontale Mikroprogrammierung verwendet einen horizontalen Mikrobefehl, bei dem jedes Bit im Steuerfeld einer Steuerleitung zugeordnet ist. Andererseits verwendet die vertikale Mikroprogrammierung vertikale Mikrobefehle, bei denen jeder Aktion ein Code zugeordnet wird, der dann von Decodern in einzelne Steuersignale übersetzt wird.
Letzte Aktualisierung: 11. Juni 2023
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Sandeep Bhandari hat einen Bachelor of Engineering in Computers von der Thapar University (2006). Er verfügt über 20 Jahre Erfahrung im Technologiebereich. Er interessiert sich sehr für verschiedene technische Bereiche, darunter Datenbanksysteme, Computernetzwerke und Programmierung. Sie können mehr über ihn auf seinem lesen Bio-Seite.
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