8.3. Проектирование микропрограммных устройств управления

Общая структура микропрограммных устройств управления (управляющей части АЛУ на основе управляющих автоматов с хранимой в памяти логикой) представлена на рис.8.9.8.10.

Основная идея управляющих автоматов с хранимой в памяти логикой заключается в том, что сигналы управления не генерируются автоматом, а записываются в память (оперативную или постоянную) в виде последовательности микрокоманд. Каждая последовательность микрокоманд составляет микропрограмму выполнения определенной машинной операции (сложения, вычитания и т.д.).

Рис.8.10. Блок схема микропрограммного устройства управления

При поступлении кода операции на дешифратор формируется адрес начала последовательности микрокоманд (микропрограммы), реализующей заданную операцию.

Чтение микрокоманд начинается по сигналу "пуск". Окончание операции (выбираемой последовательности микрокоманд) может определяться специальной командой или передачей управления на начальный адрес микропрограммы.

Читаемые из памяти (ЗУ микрокоманд) микрокоманды поступают на регистр микрокоманд.

В общем случае микрокоманда может содержать до трех функциональных полей (см. рис.8.11): поле микроопераций (МО), поле адресов (Ад.) и поле задержки (Тз).

Рис.8.11. Основные поля микрокоманд

8.3.1. Основные принципы работы микропрограммных устройств управления

Поле МО содержит код микрооперации, который используется схемой формирования сигналов управления (см. рис.8.9). Сигналы управления, поступая на соответствующие точки управления, реализуют различные этапы выполнения заданной операции.

Микропрограммы операций строятся непосредственно по блок-схемам алгоритмов этих операций.

Схема формирования адреса микрокоманды формирует адрес следующей микрокоманды, используя сигналы оповещения (Х₀  Х_m) из операционной части и значения адресов ветвления в адресной части регистра команд.

Схема задержки А_з формирует длительность такта действия текущей микрокоманды по константе, заданной соответствующим полем регистра микрокоманды. Схема задержки А_з содержит счетчик, в котором фиксируется заданная микрокомандой длительность задержки окончания такта. На счетчик поступают синхросигналы. Сигнал переполнения счетчика определяет окончание текущего такта.

Описанные выше процессы протекают в определенной временной последовательности. Следовательно, микропрограммное устройство управления требует своего устройства управления. Алгоритм его работы не имеет ветвлений и в качестве устройства управления здесь может использоваться простейший автомат – распределитель сигналов, формирующий серию сигналов управления z_i,…z_m, с постоянным периодом.

8.3.2. Типы микропрограммных устройств управления

Микропрограммные устройства управления могут различаться:

• по кодированию поля микроопераций,

• по типу адресации,

• по использованию поля задержки.

По кодированию поля операции микропрограммные устройства управления могут быть:

• с горизонтальным кодированием,

• с вертикальным кодированием,

• с горизонтально-вертикальным кодированием,

• с вертикально-горизонтальным кодированием.

По типу адресации микропрограммные устройства управления могут быть:

• двухадресными,

• одноадресными,

• безадресными.

По использованию поля задержки микропрограммные устройства управления могут быть:

• с постоянным тактом,

• с управляемым тактом.

Микропрограммные устройства управления могут проектироваться с любыми сочетаниями вышеперечисленных решений.