152. Принцип керування по збереженій мікропрограмі. Операційно-адресна структура мікрокоманди.

13.1. Принцип управления по хранимой микропрограмме

Функция управляющего автомата определяется:

1. Множеством входных (осведомительных) сигналов X = {x₁,…, x_L}, отображающих состояние операционного автомата.

2. Множеством выходных (управляющих) сигналов Y = {y₁,…, y_M}, инициирующих микрооперации, реализуемые операционным автоматов.

3. Закодированным графом микропрограммы, задающим порядок следования управляющих сигналов Y в зависимости от значений осведомительных сигналов Х.

Функционирование управляющего автомата сводится к генерированию последовательности управляющих сигналов Y, предписанной микропрограммой и соответствующей последовательности осведомительных сигналов

На рис.13.1 показано функционирование управляющего автомата в том случае, если функциональная микропрограмма имеет строго линейный вид. Каждой операторной вершине в соответствующий момент времени t_i соответствуют определенные состояния выходов Y. Так, например, для момента времени t₃ на выходе автомата будут присутствовать управляющие сигналы y₄, y₅, y₆. Остальные сигналы в этот момент времени равны 0. Запишем наборы y₁,…, y₆, соответствующие каждому моменту времени t₀,…,t_4, t₀ (каждой операторной вершине функциональной микропрограммы) в ячейки постоянного запоминающего устройства по последовательным адресам. Теперь можно реализовать управляющий автомат со структурой, приведенной на рис.13.2. Здесь:

МПЗУ – микропрограммное запоминающее устройство, СчАМК

счетчик адреса микрокоманд, РгМК -регистр микрокоманд.В исходном состоянии содержимое СчАМК равно 0. В каждом такте работы автомата производится считывание содержимого ячейки МПЗУ по адресу, указанному в СчАМК на РгМК. С выхода РгМК считанные значения управляющих сигналов поступают в операционный автомат.

Затем содержимое СчАМК увеличивается на 1 и начинается следующий такт. Осведомительные сигналы x_i отсутствуют, так как микропрограмма имеет линейный вид. Однако микропрограммы редко имеют линейную структуру, поэтому необходимо решить вопрос о реализации условных и безусловных переходов в микропрограмме.

13.1.1 Микрокоманды

Управляющий автомат с программируемой логикой для микропрограмм, содержащих ветвления, может быть построен на основе принципа программного управления, использующего операционно-адресную структуру управляющих слов.

Управляющее слово, определяющее порядок функционирования операционного устройства в течение одного такта, называется микрокомандой. Совокупность микрокоманд образует массив МК[0:P], отдельные микрокоманды в котором выделяются посредством адреса, равного номеру 0, 1,…, Р элемента массива МК. Микрокоманда содержит информацию о микрооперациях, которые должны выполняться в данном такте работы устройства, и (или) информацию об адресе следующей микрокоманды.

Определим простейшую структуру управляющих слов, достаточных для представления микрокоманд. Один из вариантов формата микрокоманды приведен на рис.13.3.

у₁, y₂,… ,y_M

X

A₀

A₁

р

q

1

1

1

р

Операционная часть МК

Адресная часть микрокоманды

Рис.13.3. Формат микрокоманды

Формат микрокоманды состоит из двух основных частей: операционной и адресной.

В операционной части (для данного примера) под каждую микрооперацию отведен один бит. Количество микроопераций, выполняемых одновременно при выполнении микрокоманды, и их состав определяется количеством единиц и их расположением в операционной части микрокоманды. Если операционная часть содержит все нули, то в данном такте никаких микроопераций не выполняется. Возможны различные форматы операционной части, которые будут рассмотрены далее.

Адресная часть микрокоманды служит для определения адреса следующей микрокоманды. Наиболее простым является способ принудительной адресации. Принудительная адресация микрокоманд состоит в том, что в каждой микрокоманде указываются всевозможные адреса следующих микрокоманд. Адрес следующей микрокоманды может задаваться безусловно, т.е. независимо от значений осведомительных сигналов, или выбираться по условию, определяемому текущими значениями осведомительных сигналов. Для приведенного на рис.13.3 формата принято, что адрес следующей микрокоманды имеет одно из двух значений (А₀ или А₁), в зависимости от значения проверяемого в данной микрокоманде осведомительного сигнала. Для указания номера проверяемого осведомительного сигнала в адресной части микрокоманды отводится поле Х. Если поле Х = 0, то осуществляется безусловный переход по адресу А₀. Если поле Х ≠ 0, то оно определяет номер 1,…, L осведомительного сигнала x₁,…, x_L, в зависимости от значения которого и определяется адрес следующей микрокоманды: если x_i = 0, то адрес следующей микрокоманды равен А₀, а при x_i = 1 адрес следующей микрокоманды равен А₁.Алгоритм определения адреса следующей микрокоманды для случая принудительной адресации и наличием двух адресов в поле микрокоманды приведен на рис.13.4.

153. Керуючий автомат із примусовою адресацією, з перевіркою однієї логічної умови і з двома повними адресами в полі мікрокоманди.

154. Керуючий автомат із примусовою адресацією, з перевіркою однієї логічної умови і з однією повною адресою в полі мікрокоманди.

155. Керуючий автомат із примусовою адресацією, з перевіркою однієї логічної умови і з однією укороченою адресою в полі мікрокоманди.

156. Керуючий автомат із примусовою адресацією, з перевіркою двох логічних умов і з однією укороченою адресою в полі мікрокоманди.