7. Устройство микропрограммного управления. Структура, способы формирования управляющих сигналов, адресация микрокоманд.

Устройство управления с микропрограммированием — это цифровой автомат, закон функционирования которого определяется управляющей памятью.

Микропрограммирование имеет следующие преимущества перед жесткой логикой:

∙ простота разработки УУ;

∙ возможность построения сколь угодно сложных команд;

∙ меньшее количество логических вентилей, а следовательно, уменьшение площади кристалла и тепловыделения;

∙ возможность быстрого исправления ошибок проектирования процессора: нет необходимости в физической модификации микросхемы, достаточно запрограммировать в управляющую память новый набор микрокоманд;

∙ возможность специализации МП под конкретную задачу.

Микропрограмма состоит из последовательности микроинструкций. Каждая инструкция формирует набор низкоуровневых управляющих сигналов.

8. Система команд и способы адресации операндов. Конвейерный принцип выполнения команд.

Система команд (instruction set) — это совокупность команд, или инструкций, выполнение которых на аппаратном уровне поддерживает процессор.

Операции: пересылки; арифметические; логические; сдвига; сравнения; управления программой; управления процессором.

Различают шесть основных способов адресации операндов.

Непосредственная - операнд содержится в поступившей команде и используется для введения различных констант. Вызывает увеличение размера команды на число байтов заданного операнда.

Прямая - операнд выбирается из ячейки памяти, адрес которой указан в команде. Достоинство — простота, недостаток — большая разрядность адресного поля, зависящая от размера адресного пространства.

Регистровая - операнд выбирают из ячейки регистрового запоминающего устройства, номер которой указан в команде. Отличается простотой и быстродействием и весьма распространена.

Косвенно-регистровая - операнд выбирается из ячейки памяти, адрес которой содержится в регистре, указанном в команде.

Косвенно-регистровая - со смещением операнд выбирают из ячейки памяти, адрес которой является суммой содержимого регистра, адрес которого указан в команде, и операнда смещения.

Относительная - операнд выбирается из ячейки памяти, адрес которой является суммой текущего содержимого программного счетчика и заданного в команде смещения — базового адреса. Конвейеризация в общем случае основана на разделении выполняемой операции на части, называемые ступенями, и выделении для каждой из них отдельного блока аппаратуры. Таким образом, обработку любой машинной команды можно разделить на несколько этапов, организовав передачу данных от одного этапа к следующему. При этом конвейерную обработку можно использовать для совмещения этапов выполнения разных команд. Производительность процессора в данном случае возрастает благодаря тому, что одновременно на различных ступенях конвейера выполняются несколько команд.