Tienda de control

Las primeras memorias de control se implementaron como una matriz de diodos a la que se accedía mediante decodificadores de direcciones, una forma de memoria de solo lectura. Esta tradición se remonta a la matriz de temporización del programa en el MIT Whirlwind , descrita por primera vez en 1947. Los procesadores VLSI modernos , en cambio, utilizan matrices de transistores de efecto de campo para construir las estructuras ROM y/o PLA que se utilizan para controlar el procesador, así como su secuenciador interno en una implementación microcodificada . El IBM System/360 utilizó una variedad de técnicas: CCROS (Card Capacitor Read-Only Storage) en el modelo 30 , TROS (Transformer Read-Only Storage) en el modelo 40 y BCROS (Balanced Capacitor Read-Only Storage) en los modelos 50 , 65 y 67 .

Algunos ordenadores se construyen utilizando «microcódigo grabable»; en lugar de almacenar el microcódigo en la ROM o en lógica cableada, se almacena en una RAM denominada memoria de control grabable o WCS . A este tipo de ordenador se le suele llamar ordenador con conjunto de instrucciones grabable o WISC . ^{[ 1 ]} Muchas de estas máquinas eran prototipos experimentales de laboratorio, como la CPU/16 WISC ^{[ 2 ]} y la RTX 32P. ^{[ 3 ]}

Los modelos originales del System/360 tienen una memoria de control de solo lectura, pero los modelos posteriores, como el System/360, el System/ 370 y los sucesores, cargan parte o la totalidad de sus microprogramas desde disquetes u otras unidades DASD en una memoria de control escribible que consiste en una memoria de lectura/escritura de acceso aleatorio de ultra alta velocidad . La arquitectura del System/370 incluye una función llamada Carga Inicial de Microprogramas ( IML o IMPL ) ^{[ 4 ]} que se puede invocar desde la consola, como parte del Reinicio al Encendido ( POR ) o desde otro procesador en un complejo multiprocesador estrechamente acoplado . Esto permitió a IBM reparar fácilmente los defectos de microprogramación en el campo. Incluso cuando la mayor parte de la memoria de control se almacena en la ROM, los fabricantes de computadoras a menudo vendían la memoria de control escribible como una opción, lo que permitía a los clientes personalizar el microprograma de la máquina. Otros fabricantes, por ejemplo, IBM, utilizan el WCS para ejecutar microcódigo para funciones de emuladores ^{[ 5 ] [ 6 ]} y diagnósticos de hardware. ^{[ 7 ]}

Otras máquinas comerciales que utilizan microcódigo escribible incluyen los Burroughs Small Systems (décadas de 1970 y 1980), los procesadores Xerox en sus máquinas Lisp y estaciones de trabajo Xerox Star , la familia DEC VAX 8800 ("Nautilus") y las máquinas Symbolics L y G (década de 1980). Algunas máquinas DEC PDP-10 almacenan su microcódigo en chips SRAM (aproximadamente 80 bits de ancho x 2 Kwords), que normalmente se carga al encenderse a través de alguna otra CPU de extremo frontal. ^{[ 8 ]} Muchas más máquinas ofrecen como opción almacenamiento de control escribible programable por el usuario (incluidas las minicomputadoras HP 2100 , DEC PDP-11/60 y Varian Data Machines serie V-70 ). El Mentec M11 y el Mentec M1 almacenan su microcódigo en chips SRAM, cargados al encenderse a través de otra CPU. El Data General Eclipse MV/8000 ("Eagle") tiene una memoria de control SRAM escribible, que se carga al encenderse a través de otra CPU. ^{[ 9 ]}

WCS ofrece varias ventajas, entre ellas la facilidad para parchear el microprograma y, para ciertas generaciones de hardware, un acceso más rápido que el que podían proporcionar las ROM. Los WCS programables por el usuario permiten optimizar la máquina para fines específicos. Sin embargo, también presenta la desventaja de dificultar la depuración de programas y permitir que usuarios malintencionados afecten negativamente al sistema y a los datos. ^{[ 10 ]}

Los sistemas Burroughs Small Systems , el procesador Rekursiv y el Imsys Cjip ^{[ 11 ]} admitían la carga de diferentes microcódigos para programas en diferentes lenguajes de programación, con el microcódigo para un lenguaje en particular implementando un conjunto de instrucciones adaptado al lenguaje.

Varios procesadores Intel de la familia de arquitectura x86 tienen microcódigo escribible, ^{[ 12 ]} comenzando con el Pentium Pro en 1995. ^{[ 13 ] [ 14 ]} Esto ha permitido corregir errores en el microcódigo de los procesadores Intel Core 2 e Intel Xeon mediante software, en lugar de tener que reemplazar el chip completo. Dichas correcciones pueden instalarse mediante Linux, ^{[ 15 ]} FreeBSD , ^{[ 16 ]} Microsoft Windows, ^{[ 17 ]} o la BIOS de la placa base. ^{[ 18 ]}

El almacén de control suele tener un registro en sus salidas. Las salidas que regresan al secuenciador para determinar la siguiente dirección deben pasar por algún tipo de registro para evitar la creación de una condición de carrera . ^{[ 19 ]} En la mayoría de los diseños, todos los demás bits también pasan por un registro. Esto se debe a que la máquina funcionará más rápido si la ejecución de la siguiente microinstrucción se retrasa un ciclo. Este registro se conoce como registro de tubería. Muy a menudo, la ejecución de la siguiente microinstrucción depende del resultado de la microinstrucción actual, que no será estable hasta el final del microciclo actual. Se puede ver que, de cualquier manera, todas las salidas del almacén de control van a un gran registro. Históricamente, solía ser posible comprar EPROM con estos bits de registro en el mismo chip.

La señal de reloj que determina la frecuencia del reloj , que es el tiempo de ciclo del sistema, sincroniza principalmente este registro.