Структура и функционирование микропрограммируемого управляющего автомата. Основные поля микрокоманды
управляющий автомат со схемной логикой (hardware - жёсткая логика); в таком автомате создаётся набор комбинационных схем, которые в нужных тактах состояний возбуждают соответствующие управляющие сигналы; алгоритм управления в таком автомате «зашит» в самой схеме автомата; автоматы могут быть созданы с учётом максимизации быстродействия и минимизации размеров;
управляющий автомат с хранимой в памяти логикой; строится на основе принципа программного управления, использующего операционную и адресную структуру управляющего слова; алгоритм управления представляется упорядоченной совокупностью управляющих слов
Управляющее слово определяет порядок функционирования устройства и называется микрокомандой (МК). Она содержит сведения о МО и адрес следующей МК.
Последовательность МК образует микропрограмму. Обычно они хранятся в специальной памяти - МПП.
Принцип микропрограммного управления:
В 1951 году этот принцип предложил Уилксон.
Свойства:
• простота принципа управления
• возможность изменения алгоритма управления путём изменения содержимого управляющей памяти
• если управляющая память выполнена как постоянная, то имеет место статическое микропрограммное управление, а если как ОЗУ - динамическое (мягкое) управление
• регулярность структуры УУ, удобство реализации на кристалле
• возможность параллельного изготовления аппаратной и программной части УУ
• возможность использования языков микропрограммирования
• использование средств автоматизации программирования
• универсальность способов построения УУ
МКК - код микрокоманды УП - условие перехода АП - адрес перехода
В ЭВМ используется два способа адресации:
• принудительная
• естественная
При втором адрес следующей команды не указывается (он равен IP++). При первом адрес перехода указывается в самой МК.
Кодирование микрокоманд (МКК).
горизонтальное кодирование (можно хранить только 8 команд)
Так как количество МК достигает сотен, то с целью сокращения длины микрокода используют вертикальное кодирование:
При этом способе уменьшается длина МК, но теряется возможность параллельного выполнения команд в одной вертикали.
Смешанное микрокодирование выглядит так:
Косвенное микрокодирование: одной и той же вертикалью можно управлять несколькими устройствами, если переназначать управление с помощью дополнительного бита (там указывается тип устройства).
Двухуровневое микрокодирование таково:
Исключение копий часто используемых микрокоманд. Вместо длиной нанокомандыиспользуется короткий номер, по которому она выбирается из нанопамяти.
Структурная схема УУ.
Структура памяти эвм. Запоминающие устройства, их основные параметры
Память – совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации. Отдельные устройства из этой совокупности называются запоминающее устройство (ЗУ). С помощью них информация передается в будущее.
ЗУ – акцент: принцип работы и структура, память – акцент: функция.
Производительность ЭВМ во многом определяется составом и характеристиками ЗУ. В составе ЭВМ используется несколько типов ЗУ, отличающихся принципами действия, характеристиками и назначением. Основные операции ЗУ: запись и чтение информации. Они обе называются – обращение к память. При обращении памяти производится передача некоторой единицы данных (бит, байт, слово, блок данных).
Важнейшие характеристики ЗУ:
1. Емкость.
2. Быстродействие.
3. Организация.
Емкость определяется максимальным количеством данных, которые могут в ней храниться.
Удельная _ емкость = емкость/физический объем;
Быстродействие памяти определяется продолжительностью операции обращения к памяти. Если при обращении к памяти хранящаяся в ней информация разрушается, то необходимо производить регенерацию (динамические ЗУ). Статические ЗУ сохраняют информацию после считывания.
По свойствам физической среды ЗУ подразделяются:
1. Полупроводниковые.
2. Магнитные.
3. Оптические.
4. Биологические.
5. Квантовые.
В зависимости о реализуемых операций при обращении к памяти ЗУ бывают:
1. ПЗУ=ROM (Read Only Memory – только для чтения ). Запись производится на заводе при изготовлении.
2. ОЗУ=RAM (Random Access Memory)
3. PROM, EPROM, EEPROM –программируемая память.
По способу выборки информации из массива запоминающей среды ЗУ бывают:
1. Устройства с последовательной выборкой (магнитофон, СD-ROM).
2. Устройства с произвольной выборкой. В памяти с произвольным доступом время доступа не зависит от места расположения данных.
3. Устройства с комбинированной выборкой.
Ширина выборки памяти – количество данных получаемых или записываемых при доступе к памяти.
По принципу размещения информации ЗУ подразделяются:
1. Адресные (одноадресные, многоадресные).
2. Безадресные (стек, куча, ассоциативные). Чаще всего используются двухадресные.
По принципу поиска ЗУ бывают:
1. Стековые.
2. Адресные (поиск по адресу ячейки).
3. Ассоциативные (поиск по содержимому ячейки). Характеристики ЗУ:
1. Потребляемая мощность.
2. Тип корпуса.
3. Вес.
4. Габариты.
5. Стоимость.
6. Криптозащита.
В зависимости от места расположения в структуре ЭВМ можно классифицировать память по следующим признакам:
1. Внутренняя память.
2. Внешняя память.
3. Локальная память.
Требования к быстродействию и емкости памяти высокие и противоречивые. Чем быстрее память, тем меньше ее объем. Стоимость различных видов памяти также различная. Поэтому память организуется в виде иерархической структуры ЗУ, обладающих различным быстродействием и различной емкостью.
Иерархическая организация памяти – это такая организация, которая позволяет экономически эффективно сочетать хранение больших объемов информации с быстрым доступом к ней.