水平的(horizontal)和垂直微程式設計(vertical microprogramming)的區別
為計算機中央處理器的控制儲存器編寫微碼的過程稱為微程式設計。控制儲存器的微碼是在計算機及其微程式控制單元的配置完成後產生的。控制儲存器是控制單元的一部分，它儲存所有不能經常修改的微程式。微程式的每一行代表一條微指令，它指定一個或多個微操作。微指令有兩種不同的組織方式：水平和垂直。水平微指令表示同時執行的幾個微操作。然而，在極端情況下，每個水平微指令控制系統的所有硬體資源。相反，垂直微指令類似於由一個操作和幾個運算元組成的傳統機器語言格式。與水平微指令相反，垂直微指令表示單個微操作。
水平微程式設計
在水平微程式設計中，每一位都用一個控制點來標識，這表示要執行相應的微操作。由於每個微指令能夠同時控制多個資源，因此它具有硬體利用率更高的潛在優勢，此外，每個微程式所需的微指令數更少。它允許使用最少的編碼和獨立的控制欄位實現更高的並行度。然而，開發最佳或有效利用資源的微程式是一項複雜的任務。水平微程式設計提供了極大的靈活性，因為每個控制位是相互獨立的。它具有更大的長度，因此它通常包含比垂直微指令更多的資訊。
垂直微程式設計
垂直微程式設計採用可變格式和更高程度的編碼，與水平微程式設計相反。它不僅縮短了微指令的長度，而且防止了記憶體容量的增加直接影響微指令的長度。每個垂直微指令通常表示單個微操作。程式碼用於要執行的每個微操作，解碼器將程式碼轉換為單獨的控制訊號。因為只指定了要執行的微操作，所以微指令欄位被充分利用。另外，垂直微程式比水平微程式更容易編寫。垂直微指令類似於傳統的機器語言格式，由一個操作和幾個運算元組成。因此，它很容易用於微程式設計。它通常由4到6個欄位組成，每個指令大約需要16到32位。
水平微程式與垂直微程式的區別
編碼
垂直微程式設計採用可變格式和更高程度的編碼，與水平微程式設計相反。在垂直微程式設計中，控制位用每個程式碼編碼，每個程式碼用於要執行的每個動作，指令解碼器將程式碼解碼成多個控制訊號。相反，水平微程式設計涉及完全不使用編碼的水平微指令。它們表示資料路徑中的每個控制位，並以微指令格式分配一個單獨的位。控制欄位中的每一位都與一條控制線相連。
序列
水平微程式設計通常遵循順序方法來指定微程式中的下一條微指令，類似於傳統的機器語言格式。每一位都用一個控制點來明確標識，這表示要執行相應的微操作。然後需要特殊的條件和無條件分支微指令來中斷序列。垂直微程式設計可以使用相對定址方案，其中需要一些位來指定相對向前或向後跳轉。這需要在每一步進行地址計算。
設計
–垂直微程式具有更好的程式碼密度，這有利於控制儲存的大小。垂直微指令類似於傳統的機器語言格式，由一個操作和幾個運算元組成。每個垂直微指令表示一個微操作，而運算元可以指定資料接收器和資料來源。另一方面，水平微程式通常表示同時執行的多個微操作。在極端情況下，每個水平微指令同時控制多個硬體資源。
靈活性
–水平微程式提高了靈活性，因為每個控制位相互獨立。它具有更大的長度，因此它通常包含比垂直微指令更多的資訊。48位以上的水平微指令非常常見。水平微程式具有更有效地利用硬體的潛在優勢，除此之外，每個微程式所需的微指令數更少。另一方面，垂直微指令比水平微指令更緊湊，但靈活性較差。因此，垂直方法很容易用於微程式設計。
水平與垂直微程式設計：比較圖
總結 - 水平的(of horizontal) vs. 垂直微程式設計(vertical microprogramming)
與水平微指令相反，垂直微指令表示單個微操作。水平微程式允許更高的並行度，編碼量最小，控制欄位獨立，而控制位在垂直微程式中編碼。這兩種方法之間的選擇需要謹慎。然而，在實際應用中，設計者使用水平和垂直微指令格式的組合，這樣得到的結構既緊湊又高效。
- 發表於 2021-06-26 11:39
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