книги из ГПНТБ / Баранов, С. И. Синтез микропрограммных автоматов

Уо -> p'1p'2xlY 1V F>iP2XiX„Yn\/ PiP2x [x 2Y 3V PiP2Y r V PiPa^o V PiPa^n =

= Pi (Pa (v'iV'i V x4 (х2У3 V^a^a)) V Pa^s) V Pi (Pa^n V Pa^o);

Уі - > p 2 x 2 Y 2 V p2.v2V’a V ' P 2 x 2 Y 3 V P 2 x 2 Y 3 = х2У2 V x2V3;

У 2 - > 'p 'l P i X i x 3 Y t V ' p 1 p 2 x l x 3 Y i V P i P a ^ s 4 ' P i P a ^ n V P i P a * i ^ i e V

\ ! P i P % X ] Y и V Р і Р 2 л'і- ѵз ^ к V P iP a -'-’i - ^ a ^ K =

= P i (д :і(.ѵ 3 У 4 V * 3У к ) V * 1 ^ 1 0 ) V P i { p 2 Y s V Р 2 У 1 .1 );

У * —►Р і Р а ^ к V Р і Р а ^ к У Р і Р а ^ к =

У 6 - > . ѵ ^ ' і V Х іХ „ У 2 V Ѵ » / з = X y Y і V х 4 ( х 2 У з V x 2 Y

Yt ^ Y 7\

У7 —>х4У2 V х4У8;

У д —> ,Ѵ5Х4 У 2 \ / Х5Х4 У д V Х 5Х д У д V Х3ХдХ 7У 10 V X-J-Vß-V^yк =

Уів ” *■ P « x 3 Y 4 \ / р2х3У4 \ / р2х3Ук \ / р2х3Ук — х3Ук V х3У4.

Построенная по этим выражениям объединенная ГСА выполнения арифме­ тических операций изображена на рис. 8-6. На этой же граф-схеме отмечены со­ стояния и узлы. Обратная структурная таблица микропрограммного автомата Мили приведена в табл. 8-7. Состояния автомата закодированы с использова­ нием алгоритма из § 3-3. Логическая схема автомата, построенная по табл. 8-7, изображена на рис. 8-7. Во избежание гонок и для обеспечения устойчивости состояний в схеме используется двойная память.

возникает из-за того, что некоторые операторы не входят во все объединяемые ГСА. Используемые для доопределения подформулы в выражениях для У0, . . . , У1в не приведены.

190

191

192

8-2. Синтез устройства управления ЦВМ

Применим изложенные выше методы для построения центрального устрой­ ства управления некоторой гипотетической ЦВМ, операционная часть которой приведена на рис. 8-8.

Рассматриваемая ЦВМ — одноадресная, с фиксированной запятой, парал­ лельного действия. Структура ЦВМ состоит из следующих устройств: память (П) для хранения команд и чисел; арифметическое устройство (АУ) для выпол­ нения арифметических, логических и индексных операций и модификаций ад­ реса в команде; счетчик команд (СК) для указания адреса команды в П; регистр команд (РК), в котором хранится выполняемая команда; индексный регистр (ИР) для хранения приращения, используемого при модификации адресной ча­

сти команды; регистр результата (РР) для засылки результатов выполняемых операций. РК состоит из следующих частей: РКОРК — регистр кодов опера­ ций регистра команд, предназначен для хранения кода операции команды. РАРК — регистр адресов регистра команд. ПЗ — признак засылки: ПЗ = 0 — засылка результата арифметических, логических операций и операций обмена производится в РР; ПЗ = 1 — засылка результата производится в память по исполнителоному адресу; / —• признак модификации адреса в команде: / = 0 — модификация адреса не производится; j = 1 — относительный адрес в команде модифицируется с помощью ИР. ПА — признак способа адресации: ПА = 00— прямая адресация; ПА = 01 — непосредственная адресация; ПА = 1 1 — кос­ венная адресация.

При прямой адресации адресом операнда Является адрес, указанный в команде (А). При непосредственной адресации А являетсяТоперандом. При кос­ венной адресации адрес операнда указывается в адресной части ячейки, храня­ щейся в П по адресу А.

На рис. 8-9 — 8-14 приведены содержательные ГСА работы устройства уп­ равления ЦВМ при выполнении шести представителей основных групп опера­ ций:

193

1.ао — арифметическая операция, выполняемая в АУ. Ее операндами яв­ ляются содержимое РР и содержимое ячейки П по исполнительному адресу. Результат операции засылается в соответствии с ПЗ.

2.яр (ячейка — регистр) —■операция обмена между РР и ячейкой П по

исполнительному адресу.

Рис. 8-10. ГСА Г»Операции обмена

5.ио •— индексная операция, выполняемая в АУ. Ее операндами являются содержимое ИР и содержимое ячейки П по исполнительному адресу. Результат операции всегда засылается в ИР.

6.иуп — индексный условный переход по содержимому ИР: ИР = 0 — переход к следующей команде; ИР =£0 — переход к команде, хранящейся в П

по исполнительному адресу.

194

Проследим по рис. 8-9 выполнение арифметическом операции с момента ее появления в регистре команд до выборки из памяти следующей команды. .При / Ф 0 в АУ засылается для модификации адреса содержимое РАРК и ИР, а ре­ гистру кодов операций АУ (РКОАУ) присваивается код операции «Сложение». После окончания работы АУ модифицированный адрес, находящийся в выход­ ном регистре АУ (РВАУ), возвращается в РАРК-

Если / = 0, то этот этап пропускается. Далее, при непосредственной адре­ сации содержимое РАРК и РР (операнды) засылаются в АУ, а в РКОАУ — со­ держимое РКОРК-

В противном случае, т. е. при прямой или косвенной адресации (ПА Ф 01) содержимое РАРК передается в регистр адреса памяти (РАП), регистру кодов операций памяти (РКОП) присваивается код «Выборка», одновременно в память засылается импульс запроса (ИЗ -> П), приводящий в действие механизм вы­ борки из памяти. После окончания работы памяти в случае прямой адресации в АУ засылаются операнды ао — содержимое РР и регистра выборки из памяти

195

(РВП), а в РК.ОАУ — содержимое РКОРК. Иначе, т. е. при косвенной адреса­ ции, содержимое адресного поля регистра выборки из памяти (РВП)а вместе

с новым признаком адресации (РВП)ПЛ засылается в РК. причем содержимое

РКОРК, ПЗ и / не меняется, и процесс повторяется до появления в ПА признака прямой или непосредственной адресации.

Когда АУ закончит работу, при ПЗ = 0 содержимое выходного регистра АУ (РВАУ) передается в РР. При ПЗ = 1 результат арифметической операции должен быть записан в память по адресу, который находится в РАРК, для чего содержимое РВАУ засылается в регистр записи в память (РЗП); РКОП присваи­ вается код «Запись», и, как и ранее, ИЗ приводит в действие механизм памяти. Операция заканчивается увеличением содержимого СК на единицу, обращением

кпамяти за следующей командой и засылкой ее в РК.

у* '

Рис. 8-13. ГСА Г5 индексной операции

сации (ПА — 00) и П 3= 1 содержимое РР засылается в память (РАП : = РАРК, РЗП : = РР, РКОП: = Зп, ИЗ—> П). В противном случае производится выборка из памяти ячейки по исполнительному адресу. При ПА = 00, т. е. при прямой адресации, содержимое выбранной ячейки засылается в регистр результата (РР : = РВП). В противном случае—при косвенной адресации (ПА ф 00) со­ держимое адресного поля регистра выборки из памяти вместе с новым призна­ ком адресации засылается в регистр команд(РАРК : = (РВП)а , ПА : = (РВП)пд).

Последние четыре вершины перед конечной вершиной связаны с выборкой сле­ дующей команды.

При косвенной адресации производится обращение к памяти за новыми адресом

196

И признаком адресации, до тех пор пока в РК не окажется непосредственная ад­ ресация. Завершается безусловный переход выборкой новой команды.

В операции условного перехода уп (рис. 8-12) при со = 0 происходит пере­ ход к следующей команде (СК : = СК + 1)- В противном случае (со Ф 0) опера­ ция полностью совпадает с безусловным переходом.

Индексная операция ио (рис. 8-13) предназначена для изменения содержи­ мого ИР. Модификация адреса не производится. В остальном ио выполняется так же, как ао, с той лишь разницей, что роль регистра результата играет ИР и результат операции всегда засылается в ИР.

В операции индексного условного перехода (рис. 8-14) в зависимости от содержимого индексного регистра происходит переход либо к следующей команде (при ИР = 0), либо к команде, хранящейся в памяти по исполни­ тельному адресу. Модификация адреса в команде не производится.

Рис. 8-14. ГСА Га операции индексного условного перехода

Из содержательных ГСА следует, что в операционном устройстве ЦВМ должны быть реализованы следующие микрооперации:

197

Таблица 8-8

MCAt/Vil арифметической операции

198