3.5. Организация стека адресов возврата в муу

В МУУ объем МПП, требуемый для размещения МП, во многих случаях может быть уменьшен путем замены нескольких повторяющихся последовательностей МК единственной последовательностью таких МК - микроподпрограммой (МКП). Использование МКП позволяет обращаться в различных местах основной МП к ее повторяющемуся фрагменту. На рис. 3.22 показан пример многократного использования МКП, входящей в состав МП.

Основная МП выполняется последовательно до МК с адресом 53, которая безусловно передает управление первой МК в МКП. Далее происходит выполнение МКП, при ее завершении управление должно быть передано обратно в МП, т.е. к МК с адресами 54 и 57 (рис.3.22). Поэтому в МУУ требуется специальный регистр возврата (RGB), необходимый для запоминания адреса той МК, которой передается управление после выполнения МКП. Отметим, что адрес возврата необходимо запомнить перед обращением к МКП.

Во многих случаях одна МКП может вызвать другую, которая, в свою очередь, вызывает третью МКП и т.д. Поэтому в МУУ необходимо организовать запоминание адресов возврата, которые служат для "связывания" отдельных фрагментов МП. Хранение адресов возврата в МУУ осуществляется стеком адресов возврата (САВ). На рис.3.23 показан пример четырехкратного вложения МКП в МП. Адреса возврата 54, 91, 507, 724 последовательно запоминаются в САВ перед обращением к соответствующим МКП, так как показано на рис.3.24. Рассмотрим организацию САВ (рис.3.25) в МУУ.

Стеком называется линейный (последовательный) список данных (адресов возврата), доступ к которому разрешен с одного конца и организован по принципу LIFO - "последним записан - первым считан". Для адресации CAB используется комбинационный счетчик реверсивного типа, называемый указателем стека (УС). Состояние УС всегда определяет адрес первой свободной ячейки в матрице ЗУ стека. Рассмотрим основные операции, выполняемые над стеком в МУУ.

Операция установки УС в состояние 0. Операция выполняется перед первым обращением к CAB из МП и сводится к выполнению следующей МО S₃) УС:=0. Память CAB после выполнения данной операции считается пустой. Эта МО инициируется управляющим сигналом S₃, для чего в разряде S₃ A3 МК (рис. 3.17) необходимо записать значение 1. Состояние УС определяет первый доступный для записи (чтения) регистр R[УС] матрицу ЗУ САВ (рис.3.24).

Операция записи адреса возврата в САВ. По этой операции адрес возврата из СТМК загружается с входной шины X в матрицу ЗУ САВ при отступлении управляющего сигнала S₄. По сигналу S₄=1 открывается управляемая шина X и адрес возврата записывается в регистр R[УС]. Номер (адрес) регистра в матрице ЗУ CAB определяется текущим состоянием УС. Далее с задержкой ₀, достаточной для выполнения МО передачи R[УС]:=Х, состояние УС увеличивается на 1 (рис.3.25). Значение S₄ определяется разрядом S₄ формата A3 МК. Таким образом, операция записи в CAB сводится к последовательному выполнению следующих МО:

R[УС]:=СТМК, УС:=УС+1

Если значение S₄ = 0, то управляемая шина Х закрыта, и операция записи в САВ невозможна. Отметим, что при последовательной записи адреса возврата А, В и С размещается в регистрах и R[S], R[S+1] и R[S+2], где S – состояние УС на момент начала записи. Операция записи используется для запоминания адреса возврата в МП и перехода к выполнению первой МК в МКП. Формат МК перехода к МКП показан на рис.3.26. В поле А адресной зоны МК записывается адрес m- первой МК микропрограммы, к которой осуществляется переход, так как X=L+1, то осуществляется БП по адресу m независимо от значения S₁S₂. В разряде S₄ A3 записывается значение 1, по которому адрес возврата, сформированный в СТМК, записывается в CAB.

Операция чтения адреса возврата из CAB. По этой операции адрес возврата, записанный в CAB последним, выбирается на выходную шину Y и далее подается на вход МС₁ (рис. 3.16). Операция чтения инициируется управляющим сигналом S₅, при подаче которого состояние УС уменьшается на единицу, после чего с задержкой ₀ на шину поступает адрес возврата. Таким образом, операция чтения сводится к последовательному выполнению следующих МО:

УС:=УС-1, Y:=R[УС]

Если адреса загружались в CAB в порядке А, В, С, то они могут быть прочитаны только в обратном порядке С, В, А. Операция чтения используется для возврата из МКП в основную МП. Формат МК возврата показан на рис.3.27.

Ha рис.3.28 показано изменение содержимого САВ относительно примера, показанного на рис.3.23 после каждого возврата из МКП_i+1 в МКП_i и в основную МП.

В табл.3.7 приведен пример составления МП для ГCA АЛУ операционного автомата с общими микрооперациями (рис.2.33). В ГСА (рис. 2.33) используются три микропрограммы для операций сложения, деления и умножения. Данные МКП составляются независимо от общей МП по примеру МП (табл.3.6) и размещаются в МПП, начиная с адресов 36, 50. 71 соответственно. Микропрограммы операций умножения и деления составляются аналогично МП операции сложения (табл.3.6), поэтому в табл.3.7 они не приводятся. В целях наглядности в табл.3.7 в формате МК записаны символы управляющих сигналов и логических условий вместо их номеров.

Таблица 3.7

Библиографический список

1. Майоров С.А., Новиков Г.И. Структура электронных вычислительных машин, Л.: Машиностроение, 1979. 384 с.

2. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Физматгиз, 1963. 1100 с.

3. Савельев А.Я. Арифметические и логические основы цифровых автоматов: М.: Высшая школа, I960. 255 с.

4. Папернов А. А. Логические основы ЦВТ. М.: Советское радио, 1972. 592.с.

5. Баранов С.И. Синтез микропрограммных автоматов. Л.: Энер­гия, 1974.231 с.

6. Баранов С. И., Баталов А.А. Микропрограммирование: принци­пы, методы, применения//Зарубежная радиоэлектроника. 1984, № 5, С.З-30.

7. Проектирование цифровых систем на комплектах микропрограммируемых БИС/Под ред. В.Г.Колесникова. М.: Радио и связь, 1964. 236 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ