Что такое микрокод процессора?

Question

[evg_96]

читаю про микроархитектуру. наткнулся на момент в котором упомянается подсистема памяти. В ней есть блок микропрограммного управления. Начал гуглить. Вышел на понятие микрокод. Нагуглился но так и не понят что это конкретно такое.
Толи это программа которая разбивает некоторые сложные инструкции cisc на микроинструкции, толи это и есть набор микроинструкций.
Одно точно понял, что микрокод находится в пзу. И вроде как при подачи питания переносится в озу. Так де понял что микрокод можно патчить.
Что и как определяет что команда нуждается в разбивке на микроинструкции?
И что конкретно такое микрокод? везде как то неоднозначно написано

Comments

[Stalker_RED]

Это вы читали?

[evg_96]

Stalker_RED, да, но я бы не задавал вопрос если понял информацию с того источника. Там написано что микрокод это программа реализующая набор инструкций. Что инструкции разбираваются на микроинструкции. И далее написано что микрокод это и есть эти микроинструкции.
В такой интерпритации посянения что такое микрокод до меня так и не дошло точное определение и понимание.

Answer 1

[Виктор]

Толи это программа которая разбивает некоторые сложные инструкции cisc на микроинструкции, толи это и есть набор микроинструкций.

Да, это набор микроинструкций. Хороший пояснительный пример - это операция деления. В RISC-процессорах с их полтора десятками команд деления нет, но делить можно - с помощью подпрограммы деления длиной в пару сотен RISC-команд. Таких подпрограмм может быть много, по количеству сложных CISC-команд. Эти подпрограммы могут быть реализованы как интерпретатор со своим софтом. Это и есть микрокод. Его можно менять извне (например, для оптимизации).

Одно точно понял, что микрокод находится в пзу. И вроде как при подачи питания переносится в озу.

Если ПЗУ медленное и находится снаружи проца, а ОЗУ быстрое (скажем, это кэш-память, наиболее близкая к ядру), то применяя архитектуру с подгрузкой микрокода, можно сильно ускорить работу этого микрокода, заодно получив возможность его редактирования. Но это не обязательно, при быстром ПЗУ микрокод, не нуждающийся в редактировании, можно держать сразу в нём.

Что и как определяет что команда нуждается в разбивке на микроинструкции?

Сложность. Собственно, переход к микрокоду - это возможность упростить управляющее устройство проца, избавить его от очень длинных командных последовательностей (см. пример с операцией деления). А это в свою очередь позволяет сделать выч. ядро (то самое, которое работает на предельно высоких частотах) максимально компактным и выделяющим не слишком много тепла.

Answer 2

[pfg21]

CISC-команда исходного x86-кода разбивается в набор RISC-команд, которые и скармливаются аппаратному RISC-процессору. т.е. во всех современных процессорах x86 и x86-64 эмулируется, алгоритмы этой эмуляции и записаны в микрокоде
практическое описание примения микрокода процессора к примеру здесь

Comments

[evg_96]

pfg21 Уточните пожалуйста. Эмулируетя risc процессор в процессоре на архитектуре cisc? Или что именно эмулируется?
И как понять аппаратному risc? Может есть как бы сопроцессор на этой архитектуре? или я все не правильно понял?
И вот еще вопрос, что именно отвечает за разбивку инструкции? какое именно устррйство или как это происходит?

[pfg21]

эмулируется архитектура (т.е. команды процессора) CISC на RISC-процессорах.
т.е. эмулируется весь CISC-процессор, вся его работа :) полноценной аппаратной CISC-архитектуры в кристалле нет, есть один или несколько аппаратных RISC-ядер.

вместо большого (оно занимало до половины площади кристала емнип) аппаратного модуля декодирования CISC-команд стоит отдельное специальное ядро, исполняющее внутри себя микрокод, которое вместо входных многосложных CISC-команд выдает соответствующие последовательности элементарных RISC-команд, они проще и более удобны для конвейерной работы.

на интеле побыстрому нашел только такую простую статью, там есть простенький пример и ссылка на пример микрокода.

Answer 3

[Sly_tom_cat .]

Любой процессор по сути маленький компьютер, там есть исполнительные устройсва, ячейки регистров (память), внешние каналы (шины данных и адреса), кеши.... и всем этим нужно как-то управлять. Вот за это управление и отвечает микрокод процессора. По сути это такой глубоко завязанный на железо код, который позволяет реализовать отдельные примитивные действия внутри процессора, которые требуют согласованного действия отдельных его компонентов.
Но микрокод только в древних процессорах (которые собирались из сотен отдельных элементов или нескольких микросхем) хранился в отделной схеме ПЗУ. Во всех микропроцессорах (когда все потроха процессора, а порой еще и часть внешних шин собраны на одном кристалле) микрокод пишется в отдельную часть этого общего кристалла. И не всегда это ПЗУ, иногда там типа флеша, но быстрого, ведь он работает на внутренней (очень высокой) частоте процессора.