Управление магазином
Хранилище управления — это часть ЦП блока управления ЦП , в которой хранится микропрограмма . Доступ к нему обычно осуществляется с помощью микросеквенатора . Реализация хранилища управления, содержимое которого невозможно изменить, известна как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) или хранилище только для чтения (ROS); тот, содержимое которого можно изменить, известен как записываемое хранилище управления (WCS).
Выполнение
[ редактировать ]Раннее использование
[ редактировать ]Ранние хранилища управления были реализованы как диодная матрица, доступ к которой осуществлялся через декодеры адресов, форма постоянной памяти. Эта традиция восходит к матрице программной синхронизации на MIT Whirlwind , впервые описанной в 1947 году. Современные процессоры СБИС вместо этого используют матрицы полевых транзисторов для построения структур ПЗУ и/или PLA, используемых для управления процессором, а также его внутренним секвенсором. в микрокодированной реализации. IBM System/360 использовала различные методы: CCROS (хранилище только для чтения с конденсатором на карте) в модели 30 , TROS (хранилище только для чтения с трансформатором) в модели 40 и BCROS (хранилище только для чтения со сбалансированными конденсаторами) в моделях 50. , 65 и 67 .
Записываемые магазины
[ редактировать ]Некоторые компьютеры построены с использованием «перезаписываемого микрокода» — вместо хранения микрокода в ПЗУ или жесткой логике, микрокод хранится в оперативной памяти, называемой перезаписываемым хранилищем управления или WCS . Такой компьютер иногда называют компьютером с набором команд для записи или WISC . [1] Многие из этих машин были экспериментальными лабораторными прототипами, такими как WISC CPU/16. [2] и RTX 32P. [3]
Исходные модели System/360 имели хранилище управления только для чтения, но более поздние модели System/360, System/370 и последующие модели загружают часть или все свои микропрограммы с дискет или других DASD в записываемое хранилище управления, состоящее из сверхвысокоскоростных произвольных файлов. -доступ к памяти для чтения и записи . Архитектура System/370 включает в себя функцию, называемую начальной загрузкой микропрограммы ( IML или IMPL ). [4] который можно вызвать с консоли, как часть сброса при включении питания ( POR ) или с другого процессора в тесно связанном многопроцессорном комплексе. Это позволило IBM легко устранять дефекты микропрограммирования в полевых условиях. Даже когда большая часть хранилища управления хранится в ПЗУ, поставщики компьютеров часто продают записываемое хранилище управления в качестве опции, что позволяет клиентам настраивать микропрограмму машины. Другие поставщики, например IBM, используют WCS для запуска микрокода функций эмулятора. [5] [6] и аппаратная диагностика. [7]
Другие коммерческие машины, использующие записываемый микрокод, включают Burroughs Small Systems (1970-е и 1980-е годы), процессоры Xerox в их машинах Lisp и рабочих станциях Xerox Star , семейство DEC VAX 8800 («Nautilus»), а также Symbolics L- и G-машины . (1980-е). Некоторые машины DEC PDP-10 хранят свой микрокод в микросхемах SRAM (около 80 бит шириной x 2 килослова), которые обычно загружаются при включении питания через какой-либо другой внешний процессор. [8] Многие другие машины в качестве опции предлагают программируемые пользователем записываемые хранилища управления (включая серии HP 2100 , DEC PDP-11/60 и Varian Data Machines V-70 миникомпьютеры ).Mentec M11 и Mentec M1 хранят свой микрокод в микросхемах SRAM, загружаемых при включении питания через другой процессор.Data General Eclipse MV/8000 («Орёл») имеет записываемую память управления SRAM, загружаемую при включении питания через другой ЦП. [9]
WCS предлагает несколько преимуществ, включая простоту внесения исправлений в микропрограмму и, для некоторых поколений оборудования, более быстрый доступ, чем может обеспечить ПЗУ. Программируемые пользователем WCS позволяют пользователю оптимизировать машину для конкретных целей. Однако у него также был недостаток: усложняла отладку программ и позволяла злонамеренным пользователям негативно влиять на систему и данные. [10]
Некоторые конструкции ЦП компилируют набор команд в записываемую ОЗУ или флэш-память внутри ЦП (например, процессор Rekursiv и Imsys Cjip ), [11] или FPGA ( реконфигурируемые вычисления ).
Некоторые процессоры Intel семейства архитектуры x86 имеют записываемый микрокод. [12] начиная с Pentium Pro в 1995 году. [13] [14] Это позволило исправить ошибки в микрокоде Intel Core 2 и микрокоде Intel Xeon программно, вместо того, чтобы требовать замены всего чипа.Такие исправления могут быть установлены Linux, [15] FreeBSD , [16] Microsoft Windows, [17] или BIOS материнской платы. [18]
Выбор времени, фиксация и предотвращение состояния гонки
[ редактировать ]Хранилище управления обычно имеет на своих выходах регистр. Выходные данные, которые возвращаются в секвенсор для определения следующего адреса, должны пройти через какой-то регистр, чтобы предотвратить возникновение состояния гонки . [19] В большинстве проектов все остальные биты также проходят через регистр. Это связано с тем, что машина будет работать быстрее, если выполнение следующей микроинструкции задерживается на один такт. Этот регистр известен как регистр конвейера. Очень часто выполнение следующей микроинструкции зависит от результата текущей микрокоманды, который не будет стабильным до конца текущего микроцикла. Видно, что в любом случае все выходные данные хранилища управления попадают в один большой регистр. Исторически раньше можно было купить СППЗУ с этими битами регистров на одном чипе.
Тактовый сигнал, определяющий тактовую частоту , которая представляет собой время цикла системы, в первую очередь тактирует этот регистр.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Купман-младший, Филип (1987). «Набор записываемых команд, стек-ориентированные компьютеры: концепция WISC» (PDF) . Журнал четвертого применения и исследований . 5 (1): 49–71.
- ^ Купман-младший, Филип (1989). «Архитектура WISC CPU/16» . Stack Computers: новая волна .
- ^ Купман-младший, Филип (1989). «Архитектура RTX 32P» . Stack Computers: новая волна .
- ^ IBM (сентябрь 1974 г.), Принципы работы IBM System/370 (PDF) , четвертое издание, стр. 98, 245, GA22-7000-4
- ^ IBM (июнь 1968 г.), Функциональные характеристики IBM System / 360 Model 85 (PDF) , ВТОРОЕ ИЗДАНИЕ, A22-6916-1
- ^ IBM (март 1969 г.), Описание специальной функции IBM System/360 709/7090/7094 Функция совместимости для IBM System/360 Model 85 , First Edition, GA27-2733-0
- ^ IBM (январь 1971 г.), Функциональные характеристики IBM System / 370 Model 155 (PDF) , ВТОРОЕ ИЗДАНИЕ, GA22-6942-1
- ^ Смит, Эрик (3 сентября 2002 г.). «Re: Каков был размер микрокода на разных машинах» . Группа новостей : comp.arch .
- ^ Марк Смотерман. «CPSC 330 / Душа новой машины» .
4096 x 75-битная записываемая управляющая память SRAM: 74-битная микроинструкция с 1 битом четности (18 полей)
- ^ Макдауэлл, Чарли (1982). «Защита на микромашинном уровне» . Новости компьютерной архитектуры ACM SIGARCH . 10 (1): 5. дои : 10.1145/859520.859521 . Проверено 25 ноября 2023 г.
Нередко можно найти микропрограммы размером более 50 КБ. Это увеличение размера и расширение микропрограммирования за традиционные границы эмуляции машинных инструкций увеличили вероятность появления как вредоносных, так и ошибочных микропрограмм, особенно последних.
- ^ «Великие микропроцессоры прошлого и настоящего (V 13.4.0)» . Cpushack.com . Проверено 26 апреля 2010 г.
- ^ Руководство разработчика программного обеспечения для архитектур Intel 64 и IA-32, том 3A: Руководство по системному программированию, часть 1 (PDF) . Декабрь 2009 г. Глава 9.11: «Средства обновления микрокода».
- ^ Стиллер, Андреас; Пол, Матиас Р. (12 мая 1996 г.). «Процессор шепчет» . c't – журнал по компьютерным технологиям . Тенденции и новости / текущие - Процессоры (на немецком языке). Том 1996, № 6. Verlag Heinz Heise GmbH & Co KG . п. 20. ISSN 0724-8679 . Архивировано из оригинала 28 августа 2017 г. Проверено 28 августа 2017 г.
- ^ Гвеннап, Линли (15 сентября 1997 г.). «Микрокод P6 можно исправить — Intel раскрывает подробности механизма загрузки для исправления ошибок ЦП» (PDF) . Отчет микропроцессора . Ресурсы по микродизайну . Архивировано (PDF) из оригинала 19 мая 2022 г. Проверено 26 июня 2017 г. (2 страницы)
- ^ «Утилита обновления микрокода Intel для Linux» . Архивировано из оригинала 26 февраля 2012 г.
- ^ Стефан Блахманн (02 марта 2018 г.). «Новый инструмент обновления микрокода для FreeBSD» . freebsd-hackers (список рассылки) . Проверено 9 июля 2019 г.
- ^ «Доступно обновление надежности микрокода, которое повышает надежность систем, использующих процессоры Intel» . Поддержка Майкрософт . 22 июня 2007 г. Архивировано из оригинала 28 июня 2007 г.
- ^ «Требуется обновление BIOS, если во время POST отображается сообщение об отсутствующем микрокоде» . Интел . Проверено 13 января 2022 г.
- ^ Дон Ланкастер. «Поваренная книга для телевизионной пишущей машинки» .п. 62.( Пишущая машинка для телевизора )
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Эверетт, Роберт Риверс ; Суэйн, FE (4 сентября 1947 г.). Блок-схемы компьютеров Whirlwind I (PDF) . Проект Вихрь (Устройство 24-Х-3). Том. 1. Кембридж, Массачусетс, США: Лаборатория сервомеханизмов Массачусетского технологического института . Проект DIC 6345, отчет Р-127. Архивировано (PDF) из оригинала 15 августа 2021 г. Проверено 12 ноября 2021 г. (132 страницы)
- Эверетт, Роберт Риверс ; Суэйн, FE (4 сентября 1947 г.). Блок-схемы компьютера Whirlwind I (PDF) . Проект Вихрь (Устройство 24-Х-3). Том. 2. Кембридж, Массачусетс, США: Лаборатория сервомеханизмов Массачусетского технологического института . Проект DIC 6345, отчет Р-127. Архивировано (PDF) из оригинала 15 августа 2021 г. Проверено 12 ноября 2021 г. (79 страниц)
- Смит, Ричард Э. (октябрь – декабрь 1988 г.). «Исторический обзор компьютерной архитектуры» . Анналы истории вычислительной техники . 10 (4). IEEE : 277–303. дои : 10.1109/MAHC.1988.10039 . S2CID 16405547 . Проверено 21 июня 2006 г.
