методичка ОРГЭВМ

100

Распределение программно-доступных регистров ЭВМ показано на рис. 6.4.

Для вычисления частных основная программа обращается к подпрограмме деления чисел нацело. Перед обращением делимое X помещается в регистр r0, а делитель Y – в регистр r1. Подпрограмма возвращает в основную программу частное Z с помощью регистра r1. Подпрограмма деления целых чисел нацело приведена на рис. 6.5.

Рис. 6.5. Подпрограмма деления чисел нацело

ПодпрограммаиспользуетдлявычислениячастногоZ регистрr2, который занят в основной программе признаком переполнения Q. Поэтому в начале выполнения подпрограммы производится сохранение содержимого регистра r2 в стеке. После завершения вычислений частное перемещается в регистр r1, а содержимое регистра r2 восстанавливается. Возврат из подпрограммы выполняется с помощью команды чтения данных из стека в программный счетчик(r6).

101

6.2.3. Кодирование программы и распределение памяти программ и данных

Команды ЭВМ имеют четыре формата и в зависимости от признака формата (Ф) и кода операции (К) делятся на четыре группы (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Форматы команд

Наименования, мнемонические обозначения и коды операций приведены в табл. 6.2.

102

Распределение памяти приведено в табл. 6.3 (основная программа и данные) и табл. 6.4 (подпрограмма и стек).

Таблица 6.3 Распределение памяти (основная программа и данные)

14C304 MV r3 AS Запись суммы S адресу AS

15C205 MV r2 AQ Запись признака Q адресу AQ

…

Область памяти стека

…

FC

FD

FE

FF

6.2.4. Разработка алгоритма работы и микропрограммная реализация ЭВМ

Алгоритм работы ЭВМ представлен на рис. 6.7 в виде укрупненной граф-схемы микропрограммы командного цикла, содержащей подмикропрограмму выборки команды (ВК), анализ признака формата (Ф), подмикропрограмму распаковки команды (РК) для команд второго формата (Ф=1), а также подмикропрограммы заданных операций. Подготовка к циклу включает состояние ожидания сигнала пуска (установки специального флага – TST=1) и загрузку начального адреса программы (SA) в программный счетчик. В рассматриваемом примере командный цикл для команд первого формата (Ф=0) включает три этапа: выборку команды, дешифрацию кода операции и выполнение заданной операции. Команды второго формата выполняются за четыре этапа, так как добавляется еще этап распаковки команд (подмикропрограмма РК). Выход из командного цикла производится при выполнении команды HLT. Микропрограммная реализация ЭВМ включает: распределение

104

внутренних регистров микропроцессора, разработку и кодирование подмикропрограмм командного цикла, а также распределение памяти микропрограмм.

105

Регистры ЭВМ. Распределение внутренних регистров микропроцессора показано на рис. 6.8. Кроме девяти программнодоступных регистров r0-r8 в состав ЭВМ входят пять программнонедоступных регистров (два для команды, и по одному для константы, счетчика адреса ЗУ, операнда Y). Программно-доступные регистры отображаются на регистры (R0-R8), а программно-недоступным регистрам соответствуют регистры R13-R15 и RQ операционного устройства микропроцессора. Кроме того, дополнительными программнонедоступными регистрами являются регистр адреса ЗУ (RA) и регистр команд (RК).

Рис. 6.8. Распределение регистров

Дешифрация кода операции. Код операции преобразуется в начальный адрес подмикропрограммы соответствующей операции с помощью преобразователя начального адреса (ПНА), входящего в состав устройства управления ЭВМ. Соответствие между кодами операций и начальными адресами подмикропрограмм приведены в табл. 6.5.

Таблица 6.5 Коды операций и начальные адреса подмикропрограмм

106

Кодирование микропрограммы командного цикла для ЭВМ производится аналогично кодированию микропрограммы учебной ЭВМ в предыдущей лабораторной работе (см. раздел 5). Особенности кодирования микропрограммы в данной лабораторной работе связаны с наличием дополнительного оборудования: регистра команд (РК) и схемы выбора адреса СВА (рис. 6.1). В рассматриваемом примере принята следующая настройка схемы выбора адреса (рис. 6.9).

Рис. 6.9. Управление коммутацией адресных входов РЗУ

Текст микропрограммы командного цикла ЭВМ, отражающий распределение памяти микропрограмм, приведен в табл. 6.6 (выборка команды, дешифрация кода операции и установка признаков).

Микропрограмма командного цикла начинается с формирования в регистре RE вспомогательной константы 00FF, используемой для выделения младшего байта команды, в котором может находиться адрес операнда или константа (микрокоманды с номерами 00 и 01).

Микрокоманды (МК) 02-04 обеспечивают загрузку начального адреса программы в программный счетчик и увеличение содержимого программного счетчика на единицу.

107

Таблица 6.6

Микропрограмма командного цикла (выборка команды и установка признаков)

Чтение команды в регистр команд (RК) выполняет МК05, которая также анализирует признак формата (Ф). При Ф=0 выполняется следующая по порядку микрокоманда (МК06), иначе МК07. Микрокоманда МК06 обеспечивает дешифрацию кода операции, для команд первого формата, а также выделяет адресную часть команды и заносит ее в регистр RF. Подмикропрограмма распаковки команд второго формата (Ф=1) включает МК07, 08. Эта подмикропрограмма выделяет

108

младший байт команды и производит сдвиг команды в регистре RC на четыре разряда в сторону младших разрядов. С помощью МК09 осуществляется занесение преобразованной команды в регистр команд RК и дешифрация кода операции для команд второго формата.

Подмикропрограмма PZS формирования значений признаков нуля (PZ) и знака (PS) состоит из пяти микрокоманд (МК0A-МК0E).

Коды подмикропрограмм операций приведены в табл. 6.7. Начальные адреса подмикропрограмм соответствуют распределению памяти преобразователя начального адреса (табл. 6.5). В виду простоты операций большая часть из них требует для реализации 1-2 микрокоманд.

Таблица 6.7 Микропрограмма командного цикла (выполнение операций)

109

6.2.5.Ввод и отладка микропрограммы командного цикла

ипрограммы решения задачи

Влабораторной работе используется программа "Имитатор микропрограммируемой микроЭВМ". В программе создаются файлы с расширением "mvm", содержащие двоичные коды микропрограмм, программ и данных, записанных в ЗУ, ПНА и ПА, а также настройки параметров имитатора. Интерфейс пользователя этой программы имеет много общего с интерфейсом программы "Имитатор микропрограммируемого микропроцессора", используемой в предыдущей лабораторной работе. После загрузки и запуска программы для лабораторных исследований она переводится в режим ввода микропрограмм, в котором производится ввод разработанной микропрограммы командного цикла. Отладка микропрограммы осуществляется в режиме выполнения микрокоманд (рис. 6.10).