微指令是指在微程序控制的计算机中，同时发出的控制信号所执行的一组微操作。微指令是由同时发出的控制信号的有关信息汇集起来形成的。将一条指令分成若干条微指令，按次序执行就可以实现指令的功能。若干条微指令可以构成一个微程序，而一个微程序就对应了一条机器指令。

中文名

微指令

外文名

microinstruction

定义

实现一定操作功能的微命令的组合

作用

微程序控制

格式

水平型微指令和垂直型微指令

领域

计算机

定义

微指令是指在机器的一个CPU周期中，一组实现一定操作功能的微命令的组合，描述微操作的语句。微命令是指控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令。操作微指令是描述受控电路的操作语句，分支微指令是描述控制电路的分支语句。

一条机器指令的功能是若干条微指令组成的序列来实现的，即一条机器指令所完成的操作分成若干条微指令来完成，由微指令进行解释和执行，这个微指令序列通常叫做微程序。微指令的编译方法是决定微指令格式的主要因素。考虑到速度，成本等原因，在设计计算机时采用不同的编译法。因此微指令的格式大体分成两类：水平型微指令和垂直型微指令。

类型

水平型微指令

一次能定义并执行多个并行操作微命令的微指令，叫做水平型微指令。水平型微指令的一般格式如下：控制字段，判别测试字段和下地址字段。按照控制字段的编码方法不同，水平型微指令又分为三种：一种是全水平型(不译法)微指令，第二种是字段译码法水平型微指令，第三种是直接和译码相混合的水平型微指令。

垂直型微指令

微指令中设置微操作码字段，采用微操作码编译法，由微操作码规定微指令的功能，称为垂直型微指令。垂直型微指令的结构类似于机器指令的结构。它有操作码，在一条微指令中只有l-2个微操作命令，每条微指令的功能简单，因此，实现一条机器指令的微程序要比水平型微指令编写的微程序长得多。它是采用较长的微程序结构去换取较短的微指令结构。

水平型微指令与垂直型微指令的比较

(1)水平型微指令并行操作能力强，指令高效，快速，灵活，垂直型微指令则较差。

(2)水平型微指令执行一条指令时间短，垂直型微指令执行时间长。

(3)由水平型微指令解释指令的微程序，有微指令字较长而微程序短的特点。垂直型微指令则相反。

(4)水平型微指令用户难以掌握，而垂直型微指令与指令比较相似，相对来说，比较容易掌握。

规范化描述

规范化描述就是在指令系统的微指令描述中尽量减小语句使用的随意性，使整个指令系统的描述具有较强的规律性，并使微操作集中的元素最少。事实上只要微指令描述合理规范，从微程序设计角度来看，所描述的功能都是可以通过ASIC技术实现的。在一条指令的描述中，指令的微操作步数必须与指令所需的时钟周期数相吻合，分配好各微指令序列所占的时钟数，安排好各微指令组和各微指令序列在整个控制序列中的位置，这是指令系统规范化描述的基础。在同类指令的描述中，完成相同微功能的微指令序列所占的时钟周期数必须相同，在控制序列中的分配位置必须合理。例如字除法指令比字节除法指令多8个状态周期，因此每位除法只能占用一个状态周期。再例如操作数长度相同的有符号数除法指令和无符号数除法指令相比多增加4个状态周期，因此有符号除法中被除数和除数、商和余数的符号化处理，只能分别在2个状态周期中实现，且删除这4个状态周期中的所有微指令。

指令

机器指令和微指令的关系

一台数字计算机基本上可以划分为两大部分——控制部件和执行部件。控制器就是控制部件，而运算器、存储器、外围设备相对控制器来说就是执行部件。控制部件与执行部件的一种联系就是通过

控制线

。控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令，通常这种控制命令叫做

微命令

，而执行部件接受微命令后所执行的操作就叫做

微操作。

控制部件与执行部件之间的另一种联系就是

反馈信息

。执行部件通过反馈线向控制部件反映操作情况，以便使得控制部件根据执行部件的状态来下达新的微命令，这也叫做“状态测试”。微操作在执行部件中是组基本的操作。由于数据通路的结构关系，微操作可分为相容性和相斥性两种。在机器的一个CPU周期中，一组实现一定操作功能的微命令的组合，构成一条微指令。一般的微指令格式由操作控制和顺序控制两部分构成。操作控制部分用来发出管理和指挥全机工作的控制信号。其顺序控制部分用来决定产生下一个微指令的地址。事实上一条

机器指令

的功能是由许多条微指令组成的序列来实现的。这个微指令序列通常叫做

微程序。

既然微程序是由微指令组成的，那么当执行当前的一条微指令的时候。必须指出后继微指令的地址，以便当前一条微指令执行完毕以后，取下一条微指令执行。机器指令和微指令的关系归纳如下：

1.

一条机器指令对应一个微程序，这个微程序是由若干条微指令构成的。因此，一条机器指令的功能是由若干条微指令组成的序列来实现的。简而言之，一条机器指令所完成的操作划分成若干条微指令来完成，由微指令进行解释和执行。

2.

从指令与微指令，程序与微程序，地址与微地址的一一对应关系上看，前者与内存储器有关，而后者与控制存储器（它是微程序控制器的一部分。

微程序控制器

主要由

控制存储器、

微指令寄存器和

地址转移逻辑

三部分组成。其中，微指令寄存器又分为微地址寄存器和微命令寄存器两部分）有关，与此相关也有相对应的硬设备。

3.

一条机器指令对应4个CPU周期，每个CPU周期就对于一条微指令。