„Mikroprogrammierung“ – Versionsunterschied

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Version vom 5. Oktober 2010, 15:18 Uhr

Als Mikrocodeprogrammierung wird die Methode und das Vorgehen verstanden Schalt-, Rechen- und Steuerabläufe in einem Rechenwerk, vorzugsweise einem integrierten Rechenwerk (Mikrocontroller, Mikroprozessor) unterhalb der Ausführungsebene von Maschinenbefehlen auf Mikrobefehlsebene festzulegen und zu regeln. Als Mikrocodeprogrammierung kann die Erstellung eines Mikrobefehlssatzes als Abfolge von Mikrobefehlsequenzen in einer Art Steuersprache für Schalter verstanden werden.

Mit der Mikrocodeprogrammierbarkeit eines Rechenwerks ist das Vorhandensein eines dazu angepassten Mikroprogrammsteuerwerks verbunden, welches durch die taktweise Abfolge der Mikrocodebefehlssequenz gesteuert wird. Die Möglichkeit einer flexibel programmierbaren Abfolgesteuerung von Mikrobefehlen setzt voraus, dass in jedem Mikrobefehl selbst eine Berechnungsvorschrift zum Verweis (d.h. Adressierung) auf den nächsten anzusteuernden Mikrobefehl enthalten ist.

Üblicherweise ist ein Maschinensprachebefehlssatz eines Prozessors bei der Fertigung beispielsweise aus Kompatibilitätsgründen vorgegeben und nicht veränderbar. Der den Maschinencode bildende Mikrobefehlssatz (kurz Mikrocode) ist in einem nicht flüchtigen (EP)ROM-Speicher inner- oder außerhalb des Rechenwerks untergebracht und wird ggf. bei der Initialisierung des Rechenwerks in das Mikroprogrammsteuerwerk geladen. Zur Optimierung von Schaltungsabläufen werden dennoch Möglichkeiten vorgesehen und Vorkehrungen getroffen, dass ein Mikrocode-Speicherinhalt korrigiert, verbessert oder angepasst wird, um kostspielige Redesigns im Sinne eines Mikrocode-Bugfixes zu umgehen. In den Anfängen der Mikroprozessor-Ära war die Möglichkeit der Mikrocodeprogrammierung unumgänglich und gewünscht, um einzelne wohlmöglich zu einem Baustein-Redesign führen Implementierungsfehler bei der Mikrocodeprogrammierung zu verhindern. So sind Mikroprozessoren der Firma Intel ab dem Modell Pentium Pro (P6 mit Net-Burst-Architektur) im Mikrocode reprogrammierbar. Der als FDIV-Bug bekannt gewordene Rechenfehler auf Intel Pentium P5 Prozessoren konnte hingegen nicht durch einfache Mikrocodeprogrammierung behoben werden sondern nur durch CPU-Austausch. Mit der Mikrocodeprogrammierung ist die Möglichkeit gegeben, Rechnensteuerwerke mittels Mikrocode-Update für spezielle Betriebssysteme zu optimieren.

Literatur

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  • Friedrich L. Bauer: Historische Notizen zur Informatik. Springer, 5. Auflage, 2009, ISBN 978-3-540-85789-1.
  • Hans D. Hellig: Geschichten der Informatik. Springer, 2003, ISBN 978-3-540-00217-8.
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