1.2. Особенности работы микропроцессора

Для синхронизации работы МПС используется одна серия синхроимпульсов СИ. По положительному фронту СИ происходит запись внутреннего управляющего слова в РМО, при этом во избежание гонок код МК на входах ПЛМ должен быть установлен за время Т1: 200 нс до этого момента и сниматься через время Т2: 50 нс после него (рис. 1.2). Длительность Т1 определяется временем декодирования кода МК в ПЛМ, а Т» - страховочным временем удержания кода МК. Подлежащая обработке информация поступает на ШВх сразу после Сию обработка информации и выдача ее на ШВых происходит через минимальное время Т3: 750 нс. Наименьшее время цикла работы МПС принято: Тц = Т1+ Т2 + Т3 = 1000 нс.

Рис. 1.2

1.3. Система микрокоманд

Для удобства пользования система микрокоманд (МК) разбивается на шесть групп (табл. 1.3)

Табл. 1.3

№ опер.	Код МК 1234 56 789	Описание МКО	Место рез.		№ опер.	Вид сдв.	Код МК 1234 56 789	Описание МКО	Место рез.
1.1	1111 10 РРР	ШВх	Р		4.1	САП	0000 11 101	РР+П сдвинутые	РР
1.2	0000 10 РРР	Р	ШВых		4.2	СЦП	0001 11 101
1.3	0001 10 РРР	Р	ДР		4.3	САЛ	0010 11 101
1.4	0110 11 010	ШВх	РР		4.4	СЦЛ	0011 11 101
1.5	0001 11 010	ШВх	ДР		4.5	СЛП	1000 11 101
1.6	1111 11 010	ШВх	ШВых		4.6	СЛЛ	1010 11 101
1.7	0000 11 010	ШВх	ШВых
2.1.*	сссс 00 РРР	Р*РР	Р		5.1	САП	0100 11 101	РР+П, ДР сдвинутые	РР, ДР
2.2.*	сссс 01 РРР	Р*РР	РР		5.2	СЦП	0101 11 101
2.3.*	сссс 11 000	ШВх*РР	ШВых		5.3	САЛ	0110 11 101
2.4.*	сссс 11 001	ШВх*РР	РР		5.4	СЦЛ	0111 11 101
2.5.*	сссс 11 011	ШВх*РР	РР		5.5	СЛП	1100 11 101
2.6.*	сссс 11 100	ШВх*РР	ДР		5.6	СЛЛ	1110 11 101
2.7.*	сссс 11 110	ШВх*РР	ДР
2.8.*	сссс 11 111	ШВх*РР	ШВых
3.1	0011 10 РРР	Р+Ш+РР	ДР		6.1	СЦЛ	1000 11 010	РР-ШВх -1 +Ш	РР, ДР
3.2	0100 10 РРР	Р+Ш+ШВх	РР		6.2	СЦЛ	1001 11 010	РР+ШВх+Ш
3.3	0101 10 РРР	Р+Ш+ШВх	ДР		6.3	СЦЛ	1000 10 РРР	РР+Ш-1-Р
3.4	0111 10 РРР	Р+Ш+ШВх	Р		6.4	СЦЛ	1001 10 РРР	РР+Р1П
3.5	1100 10 РРР	Р+Ш+Др	РР		6.5	САП	1010 11 010	РР+П
3.6	1101 10 РРР	Р+Ш+Др	ДР		6.6	САП	0010 11 010	РР-ШВх-1+П
3.7	1110 11 010	Др+Ш	Р		6.7	САП	1011 11 010	РР+ШВх+П
3.8	0011 11 010	ШВх+РР+Ш	ДР		6.8	САП	1010 10 РРР	РР-Р-1-П
3.9	0111 11 010	ШВх+РР+Ш	ШВых		6.9	САП	1011 10 РРР	РР+Р+Р
3.10	1100 11 010	ШВх+РР+Ш	РР
3.11	1101 11 010	ШВх+РР+Ш	ДР
3.12	1110 11 010	Др+Ш	ШВых

Табл. 1.4

*	Опер-я	сссс		*	Опер-я	сссс		*	Опер-я	сссс		*	Опер-я	сссс
0		0000		4		0100		8		1000		12		1100
1		0001		5		0101		9		1001		13		1101
2		0010		6		0110		10		1010		14		1110
3		0011		7		0111		11		1011		15		1111

Код микрокоманды (КМК) состоит из девяти разрядов. Используется два формата КМК. Первый формат содержит: операционное поле из разрядов К1-К4, определяющее в основном функции АЛУ; дополнительное поле из разрядов К5 и К6, расширяющее возможности кодирования; селекторное поле из разрядов К7-К9, позволяющее выбрать РОН, который участвует в выполняемой микрооперации (МКО). Второй формат состоит из одного поля, содержащего все разряды К1-К9 кода МК.

Рассмотрим особенности МК каждой группы.

Группа 1. С помощью МК данной группы выполняются МКО пересылки между внутренними узлами МПС без участия АЛУ.

Группа 2.Операции, обозначенные в табл. 1.3 звездочкой *, выполняются в общем случае над операндами А, В, поступающими в АЛУ соответственно через мультиплексоры А, В (см. рис. 1.1), и приведены в табл. 1.4. Поэтому в графе «Описание микрооперации» табл. 1.3 левая колонка относится к операнду А, а правая – к операнду В. Следует выделить три вида операций (табл. 1.4).

Операции над двумя операндами. К ним относятся все восемь (8…15) логических операций и три (1…3) арифметические.

Операции над одним операндом. Эти операции (4…7) позволяют выполнить передачу через АЛУ прямого, обратного или дополнительного кода операндов А и В, а также пересылку с приращением: А+1, В+1.

Операции без участия операндов. Операции можно использовать для установки нулей и единиц во всех разрядах любого из четырех приемников информации: Р, РР, ДР, ШВых.

Группа 3.Операции этой группы позволяют выполнить сложение, комбинируя источники (Р, РР, ДР, ШВых) и приемники (Р, РР, ДР, ШВых) информации. Операции ДР+П фактически являются пересылочными и дополняют операции группы 1, причем имеется возможность инкрементировать содержимое ДР.

Группы 4, 5.Эти операции позволяют реализовать полный набор сдвигов содержимого рабочего регистра (РР) или регистра двойной длины (РР, ДР), составленного из последовательного соединения РР и ДР. В последнем случае возможно совмещение сдвига с подсуммированием сигнала переноса П В РР.

Различают арифметические, логические и циклическиесдвиги вправо и влево на один разряд, которые соответственно имеют обозначения: САП, САЛ, СЛП, СЛЛ, СЦП, СЦЛ.

Выполнение отдельных операций сдвигов проиллюстрировано в виде диаграмм на рис. 1.3.

При арифметическихсдвигах старший (левый) разряд используется как знаковый. При сдвигах вправо он сохраняется. При работе с операндами двойной длины различают одно- и двузнаковые сдвиги, реализуемые в старшей позиции МП соответственно при ПО=1 и ПО=0. В первом случае старший разряд выходной шины АЛУ помещается только в старший разряд РР, во втором случае – в старшие разряды РР и ДР. Прилогическихсдвигах место освободившегося разряда занимает нуль. Для циклических сдвигов характерно то, что информация циркулирует вдоль регистров, не покидая их.

Группа 6.Операции этой группы позволяют выполнить сложение или вычитание при активном сигнале переноса П в сочетании с правым арифметическим или левым циклическим сдвигом результата в регистре двойной длины РР, ДР. Эти МКО обеспечивают эффективную реализацию алгоритмов умножения и деления двоичных чисел.

Рис. 1.3

Контрольные вопросы

1. Каково назначение и выполняемые функции узлов МПС? Как используется регистр Р7? С помощью каких сигналов он управляется? Как взаимодействует ПЛМ с РМО? Как устанавливается позиция МПС в процессоре, составленном из нескольких секций? Что при этом выводится на двухфункциональные линии? Как в МПС обрабатываются операнды А и В? Каким образом осуществляются их сдвиги?

2. Каковы особенности исполнения МК в МПС? Чему равно время обработки информации и выдачи ее на ШВых? Из каких компонентов складывается наименьшее время цикла?

3. На какие группы разбивается система микрокоманд? В чем их особенности? Какие три вида операций над операндами можно реализовать с помощью АЛУ? Как координируются источники и приемники операндов? Каким образом и какие сдвиги реализуются в МПС? В чем их особенности? Для каких целей используются операции шестой группы и что они позволяют выполнить?