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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Motivation und Übersicht

Zusammenfassung
Die Begriffe Mikroprogrammierung (WILKES, 1951) und Firmware (OPLER, 1967) wurden bereits reeht früh in der Entwicklung der Rechnerarchitektur geprägt. WILKES führte die Mikroprogrammierung ein als eine systematische Methode des Entwurfes von Leitwerken von Rechenanlagen anstelle von komplexen sequentiellen kombinatorischen Netzen. Wichtige Weiterentwicklungen der Technik nach WILKES sind das Kettenverfahren nach Billing-Hopmann (BILLING, HOPMANN, 1955), spater das Raum-Matrix-Verfahren (GÜNTSCH, HÄNDLER, 1960) und die Einfuhrung des Mikroprogrammspeichers in den Leitwerken der Rechner des IBM System /360 Anfang der 60er Jahre. OPLER bezeiehnete mit Firmware eine effiziente programmierbare Implementierungsstufe zwischen Hardware und Software von Rechnern.
Arndt Bode

2. Mikroprogrammierung, eine verbale und eine formale Einführung

Zusammenfassung
Kapitel 2 umfaßt zunächst eine verbale Beschreibung der für die Mikroprogrammierung wichtigen Begriffe und Techniken (Abschnitt 2.1), wobei zur Erlauterung abstrakte Maschinen Oder Maschinenelemente dargestellt werden.
Arndt Bode

3. Reduktion der Wortlänge von Mikroinstruktionen

Zusammenfassung
Die Reduktion der Wortlänge von Mikroinstruktionen ist eine klassische Problemstellung in der theoretischen Betrachtung der Mikroprogrammierung. Ziel dieser Uberlegungen ist es immer, durch die Reduktion der Wortlänge der Mi die Größe des Mikrop rogrammspeichers und damit den Hardware-Aufwand zu verringern. Die Zugriffszeiten für Mikroprogrammspeicher sind — mit wenigen Ausnahmen — um einen Faktor 5 bis 10 kürzer als diejenigen für Hauptspeicher (Daumenregel), sonst kann das Mikroprogrammwerk den Hauptspeicher nicht auslasten, denn pro Masehinenbefehl müssen nur 1 bis 3 Hauptspeicherzugriffe für die Befehls- und Operanden-Holphase, dagegen aber — je nach Mächtigkeit des Befehls — 5 bis 10 Mikroprogrammspeicherzugriffe für Mikrobefehls-Holphasen ausgeführt werden. Mikroprogrammspeicher sind also sehr schnelle und damit traditionell teure Elemente, deren Verkleinerung zu drastischer Kostenreduzierung fiihren kann bzw. konnte. Am Beispiel der Großrechnerfamilien IBM 360/370 erkennt man deutlich die Tendenz, nur die leistungsfühigsten, teuren Prozessoren mit (quasi-)horizontalen Mikroinstruktionen (Wortlängen #xgt; 100 Bit) auszustatten, während die billigeren Prozessoren — auch unter der Inkaufnahme der geringeren Leistungsfähigkeit — vertikal mikroprogrammiert sind (16 Bit Wortlänge der Mikroinstruktion, vgl. CASE, PADEGS, 1978).
Arndt Bode

4. Reduktion der Anzahl von Mikroinstruktionen in Mikroprogrammen: lokale und globale Kompaktifizierung

Zusammenfassung
Nachdem in Kapitel 3 mit den Verfahren zur Reduktion der Wortlange von Mi die Breite des Mikroprogrammspeichers verringert wurde, betrifft die in diesem Kapitel behandelte Reduktion der Anzahl der Mi von Mikroprogrammen die Tiefe des Mikroprogrammspeichers. Diese Kompaktifizierung von Mikroprogrammen kann aus zwei unterschiedliehen Griinden angestrebt werden:
  • Reduktion des benötigten Mikroprogrammspeicherplatzes, also Verringerung des Hardware-Aufwandes,
  • Reduktion der Laufzeit von Mikroprogrammen, also Leistungssteigerung.
Arndt Bode

5. Ausblick

Zusammenfassung
Mikroprogrammierung als eine strukturierte Technik zur Realisierung des Leitwerkes von Rechnern sowie als besonders effiziente Implement ierungsstufe zeitkritischer Algorithmen wird mit der weiteren Entwicklung der Halbleitertechnologie noch größere Bedeutung gewinnen. Schon heute sind — mit einer Ausnahme — alle Mikroprozessoren der Wortlänge 16 Bit und daruber mikroprogrammiert, die ersten mikroprogrammierbaren Allzweck-Prozessor-Bausteine kommen auf den Markt. Mit den Bitsliee-Mikroprozessoren liegt eine vollständige Klasse mikroprogrammierbarer Bausteine vor, die in größem Umfang für die Realisierung von Allzweek-Rechnern bis hinzu speziellen Steuerungsaufgaben eingesetzt werden. Neueste Spezialbausteine für die digital e Signalverarbeitung und für die Realisierung schneller Steuerungsaufgaben sind entweder mikroprogrammierte monolithische Bausteine oder Erweiterungen der Bitslice-Mikroprozessoren und damit ebenfalls mikroprogrammierbar.
Arndt Bode

6. Literatur

Ohne Zusammenfassung
Arndt Bode

Backmatter

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