5. Содержание отчета

1. Структурная схема лабораторного макета и описание назначения его основных узлов.

2. Алгоритмы выполнения операций сложения (вычитания) и умножения (деления), составленные с учетом возможности реализации их на макете, а также микропрограммы этих операций с указанием используемых микроопераций в форме, пригодной для ввода в моделирующую программу.

3. Примеры выполнения операций по составленным алгоритмам с указанием содержимого регистров, участвующих в операции, в последовательные моменты времени.

Литература: [1], с. 337…372; [5], с. 53…67

Лабораторная работа № 2

Исследование устройства микропрограммного управления

1. Цель работы

Цель работы состоит в приобретении практических навыков составления микропрограмм и размещения их в управляющей памяти (памяти микрокоманд) на примере простого макета устройства микропрограммного управления.

2. Основные теоретические положения

Микропрограммные устройства управления (МПУУ) предназначаются для управления процессами переработки информации или формирования управляющих воздействий в различных средствах цифровой техники – от простых контроллеров до ЭВМ средней производительности. Эти устройства в ряде случаев более эффективны, чем устройства управления с жесткой логикой.

Р ис. Л2.1. Структура микропрограммного УУ

В состав МПУУ, структура которого представлена на рис. Л2.1, входят: постоянное запоминающее устройство ПЗУ, называемое также ЗУ микрокоманд, регистр микрокоманд РМК, регистр адреса микрокоманды РАМК, схема формирования управляющих сигналов СхУС, схема формирования адреса следующей микрокоманды СФАМК и задающий генератор Г.

Постоянное ЗУ служит для хранения микропрограмм (МП), представляющих собой последовательность микрокоманд (МК), которые обеспечивают требуемую очередность подачи управляющих сигналов в операционную часть управляемой системы.

Регистр МК предназначен для хранения выполняемой в данный момент микрокоманды. Регистр адреса МК используется для хранения адреса МК во время выборки ее из ПЗУ.

СхУС служит для выработки управляющих сигналов (сигналов микроопераций), задаваемых микрокомандой, находящейся на РМК. Необходимость такой схемы обусловлена тем, что не во всех МПУУ разряды МК однозначно соответствуют управляющим сигналам.

СФАМК вырабатывает адрес следующей микрокоманды в соответствии с информацией, записанной в адресной части текущей МК, и значениями логических условий, поступающих в СФАМК.

Генератор служит для выработки синхросигналов, обеспечивающих согласование взаимодействия всех узлов МПУУ при выполнении МК.

Особенности построения и функционирования МПУУ рассматриваются в литературе [1], [6].

3. Описание лабораторного макета

Используемый в работе лабораторный макет изготовлен на микросхемах серии 155. Структурная схема макета приведена на рис. Л2.2. В его состав входят:

а) запоминающее устройство микрокоманд (ЗУМК) емкостью 64 12-разрядных слова, используемое для записи в него составляемых микропрограмм. В отличие от реального МПУУ в макете вместо постоянного ЗУ использовано оперативное, что позволяет заносить в ЗУМК составляемые МП;

б) 12-разрядный регистр микрокоманды (РМК), назначение которого такое же, как в рассмотренной выше схеме МПУУ;

в) 6-разрядный регистр адреса МК (РАМК) в макете используется для хранения адреса МК при выборке МК из ЗУМК и, в отличие от обычного МПУУ, при записи МК в ЗУМК;

г) блок дешифрирования и индикации управляющих сигналов (БДИУС), используемый в макете для наглядного представления содержимого поля управляющих сигналов МК (рис. Л2.3). Разряды этого поля высвечиваются на индикации двумя восьмеричными цифрами, первая из которых отображает содержимое разрядов 0...2 микрокоманды, а вторая - разрядов 3 и 4. Такая индикация соответствует случаю кодирования полей совместимых микроопераций [6], причем при нулевом содержимом названных разрядов на индикации не высвечивается никаких цифр, так как этот случай обычно указывает на отсутствие управляющих сигналов в соответствующих полях;

д) схема формирования адреса следующей микрокоманды (СФАМК), с помощью которой адрес очередной микрокоманды формируется в РАМК: старший разряд регистра РАМК[0] устанавливается всегда тумблером А0 набора адреса МК. В разряды РАМК[1...4] засылается содержимое разрядов РМК[7...10]. В разряд РАМК[5], т. е. в младший разряд РАМК, схема СФАМК передает:

- содержимое РМК[11], если в разрядах РМК[5,6] (см. рис. Л2.3, поле номера условия) содержатся нули (этот случай соответствует безусловному переходу в МП);

Р ис. Л2.2. Структурная схема лабораторного макета МПУУ

- значение одного из логических условий x₁, x₂ или x₃, номер которого соответствует коду РМК[5,6], если содержимое разрядов РМК[5,6] отлично от нуля. Этот случай является случаем выполнения МК с условным переходом, причем значение условий задается тумблерами задания условий;

е) блоки индикации содержимого РАМК и РМК, позволяющие индицировать информацию, находящуюся в этих регистрах на лицевой панели макета в двоичном коде;

ж ) тумблеры набора.

Рис. Л2.3. Формат микрокоманды

Питание макета осуществляется от сети напряжением 220 В. Включение питания производится тумблером "Вкл.", расположенным на лицевой панели макета. О подаче напряжения сигнализирует подсветка зеленой лампочки "+5 В" на лицевой панели макета.