Взаимодействие элементов в ралу

1. По переднему фронту ТИ происходит дешифрация МК, активизация трактов передачи информации к АЛУ; реконфигурация АЛУ под воздействием управляющего слова и формирование результата на выходе АЛУ.

2. По заднему фронту ТИ происходит фиксация результата в элементах хранения.

Наращивание разрядности обрабатываемых слов

Два способа: последовательный и параллельный перенос с использованием схем ускоренного переноса.

Система синхронизации (с.с.):

Используется однофазная с.с.

Пример использования секционированного РАЛУ.

КОП, источник операндов, приёмник результата и способ определения адреса следующей команды.

Этап применения включает в себя:

1. Разработку обобщённой структуры микроЭВМ.

2. Разработку микропрограмм.

3. Оценку эффективности структуры и микропрограмм.

Этот цикл является итерационным.

Вычислительная структура должна отвечать на следующие вопросы:

1. Какова структура микрокоманд.

2. Каким образом осуществляется вход в микропрограмму.

3. Как осуществляется старт микроЭВМ и организуется последовательный цикл работы.

Фаза старта реализуется с помощью средств аппаратной и программной поддержки. Аппаратно старт микроЭВМ обеспечивает принудительное формирование заранее определённого адреса, в котором записан последовательный путь микроЭВМ. В данном случае это осуществляется переводом в третье состояние адреса и формирования самого старшего адреса на входах памяти. Память переводится в режим чтения и вырабатывается команда перехода на начало.

Фаза последовательной работы характеризуется тем, что в начальный момент времени формируется начальный адрес микропрограммы по коду операции (КОП) или адрес следующей микропрограммы (МК) по внутренним сигналам УУ. Результатом выполнения микрооперации является фиксация адреса в данных в соответствующих регистрах RA и RD.

Перед разработкой микропрограммы все регистры, входящие в АЛУ, делятся на: регистры программиста ( эти регистры доступны программисту на программном уровне) и на рабочие регистры (эти регистры доступны только на уровне МК).

Устройство микропрограммного управления.

Обобщённая структура вертикальных, квазивертикальных, горизонтальных микропрограмм (МП).

Требования к УМУ:

1. Оно должно формировать полную совокупность управляющих сигналов Y_i для управления работой процессорного элемента и сопряжённых с ним субблоков (ОЗУ, процессоров и т.д.).

2. Количество внутренних состояний автомата, моделирующего работу УУ должно быть не меньше числа различных МК, подлежащих реализации во всей совокупности МП.

3. Должна быть обеспечена возможность произвольной выборки последовательности микрокоманд и микропрограмм в зависимости от управляющих кодов Q_j.

4. Должна быть обеспечена возможность модификации последовательности микрокоманд в пределах микропрограммы в зависимости от внешних условий U_k.

Уу на жёсткой логике

УУ – формирование адреса следующей макрокоманды. На жёсткой логике это формируется следующим образом:

А_i+1 = A_г +1

Структурная реализация УУ зависит от архитектуры процессорных элементов, состава и архитектуры субблоков. Структурная реализация управляющих входов, совокупность входов, требуемых для реализации всех команд.

Недостатки: невозможность введения или изменения системы команд без изменения аппаратной части; отсутствует инвариантность к составу субблоков; затруднён условный и безусловный переходы.

Достоинства: минимальные аппаратные затраты и минимальное операционное время.

УМУ подразделяются на:

1. Устройства с вертикальным микропрограммированием.

Если сигналы Y_i на всех управляющих входах являются взаимоисключающими или ортогональными в том смысле, что одновременно не появляются более одного активного выхода (входа), то соответствующая микрокоманда может быть представлена в закодированном виде. Если все управляющие сигналы объединены в группы и каждая микрокоманда задаётся отдельным кодом, то считается, что используется вертикальное МП.

Y_i

УП

Y_i*=

АДР

Достоинства: минимальный объём памяти.

Недостатки: отсутствие инвариантности к изменению Y_i (невыполнение условия ортогональности приводит к неработоспособности структуры); отсутствует возможность совмещения операций во времени; требуется большое время для формирования сигнала Y_i из-за необходимости дешифрации.

2. Устройства с горизонтальным микропрограммированием.

Достоинства: минимальное аппаратное и операционное время; возможность совмещения операций во времени; максимальная простота при подпрограммных микрокомандах.

Недостатки: большой объём требуемой памяти.

3. Устройства с квазивертикальным микропрограммированием.

Эта структура реализуется в том случае, если в совокупности сигналов Y_i можно найти сигналы, которые являются ортогональными по отношению друг к другу.

Достоинства и недостатки – сочетание из 1. и 2.

Структура УМУ:

 - зона следящего (следующего) адреса. Разряды управления – это сигналы, поступающие на элементы вычислительной системы и обеспечивающие выполнение той или иной команды.

В информационном составе * представляет собой маску проверки условий для выбора внешних условий U_k для реализации ветвящихся микропрограмм или ссылку на адрес следующей микрокоманды.

Если адрес следующей микрокоманды формируется в зависимости от совокупности сигналов или 1 или 2, то данная система называется ортогональной по вводу адреса следующей микрокоманды.

БМУ используется как:

1. Само устройство МУ.

2. Построение быстродействующих программируемых контроллеров.