Microprograma

MICROPROGRAMA
El diseño de microprocesadores de propósito general conoce dos técnicas que conducen a una clasificación de éstos en dos grupos:
• Los microprocesadores "cableados": aquellos que tienen una unidad de control específicamente diseñada sobre el silicio para un juego de instrucciones concreto.
• Los microprocesadores "microprogramados": aquellos que tienen una unidad de controlgenérica o prediseñada y que implementan un juego de instrucciones u otro dependiendo de un microprograma.
En los primeros años de la "era del silicio", el diseño de microprocesadores cableados resultaba enormemente costoso debido a que son muy complejos y no existían herramientas adecuadas para diseñar y verificar la corrección de los diseños.
Por este motivo, era habitual que los microprocesadoresfueran gobernados por un microprograma, mucho más sencillo de diseñar. Una vez creada una unidad de control microprogramada, era posible replicarla en todos los modelos de microprocesador. La única diferencia entre unos y otros radicaba en el microprograma utilizado.
Hoy día la microprogramación ha desaparecido prácticamente por completo. Esto se debe a los siguientes factores:
• Ya existenherramientas avanzadas para diseñar complejas unidades de control con millones de transistores litografiados. Estas herramientas prácticamente garantizan la ausencia de errores de diseño.
• Las unidades de control cableadas tienen un rendimiento significativamente mayor que cualquier unidad microprogramada, resultando más competitivas.
En qué consiste
Un microprograma es una secuencia de datosbinarios o microinstrucciones que representan señales eléctricas internas de la unidad de control de un microprocesador.
Unas pocas de estas microinstrucciones implementan una instrucción completa del microprocesador. Por ejemplo, la instrucción "sumar dos registros" típica de cualquier microprocesador, se implementa mediante la activación y desactivación de un conjunto reducido de señales eléctricasen el banco de registros y la unidad aritmético-lógica. En concreto, el microprograma de esta instrucción significaría:
• Activar las señales de selección de registro como primer operando de la ALU.
• Activar las señales de selección de registro como segundo operando de la ALU.
• Activar las señales de selección de operador para que corresponda a la suma en la ALU.
• Esperar unos ciclos dereloj hasta que la operación esté completada.
• Activar la señal de escritura en el registro acumulador.

MICROINSTRUCCIÓN
La microinstrucción es una palabra binaria con tantos bits como señales de control existan en el microprocesador. Generalmente no son múltiplos de ocho bits porque no existe ninguna necesidad de alineamiento. Un bit a "cero" indica que la señal no debe activarse. Un bit a"uno" indica lo contrario.
Los bits de una microinstrucción se organizan, conceptualmente, en campos. Cada campo representa un conjunto de señales eléctricas relacionadas entre sí.
Este es un ejemplo (ficticio) de formato de microinstrucción:
bit: 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17
+-----------+-----------+-----------+-----------------+
campo: registroregistro operación salto siguiente
operando 1 operando 2 ALU instrucción
Este ejemplo tiene cuatro campos. Los bits 00 a 03 permiten seleccionar un registro como operando de la ALU. Tratándose de 4 bits, se puede seleccionar uno de 2^4=dieciséis registros del microprocesador. Los bits 04 a 07 son análogos para el segundo operando. Los bits 08 a 11 indican el tipo deoperación aritmética que debe realizar la unidad aritmético-lógica (suma, resta, multiplicación, etc.). El último campo, bits 12 a 15, indican cuál es la siguiente microinstrucción. Se trata de un desplazamiento (positivo o negativo) que hace saltar hacia atrás o hacia delante.
Multiplexación
Existen algunos campos que nunca se utilizan simultáneamente. Por ejemplo, el campo operación de la unidad...