15.2.2 Уу с хранимой в памяти логикой

Идея создания микропрограммного УУ возникла давно, в 1951г., но реализовать ее в полном объеме удалось сравнительно недавно – с появлением компактных устройств памяти на БИС. Обобщенная структурная схема микропрограммного УУ изображена на рис. 15.7.

Рис.15.7. Микропрограммное УУ

В общем случае МК может задавать одну или несколько МО. Микропрограмма хранится в ПМК. Адрес МК формируется контроллером КПМК и запоминается в регистре адреса МК (РгАМК). МК считывается из памяти в регистр микрокоманды (РгМК). МК, в общем случае, имеет три поля – АСМК, КМО, КПР.

В последнее заносят признак разветвления в микропрограмме, который необходимо анализировать в КПМК. Адрес первой МК определяет КОП, т.е. происходит вызов соответствующей микроподпрограммы. АСМК может указываться в МК явным образом или формироваться естественным путем (при последовательной выборке МК). После выдачи СУ на ОУ происходит выполнение МК, после чего цикл (выборка-реализация) повторяется.

15.2.2.1. Выборка и выполнение мк

Возможны три варианта взаимного расположения циклов выборка-реализация.

Последовательный способ (рис. 15.8, а).

В этом случае выборка следующей МК_i+1 не инициируется до момента окончания предыдущей МК_i. Достоинством метода является прежде всего простота организации МК-цикла.

Параллельный способ (конвейер МК) –рис. 15.8, б.

Имеет место совмещение этапов выборки МК_i+1 и реализации МК_i. При равенстве периодов выборки и реализации достигается сокращение МК-цикла теоретически в 2 раза.

Параллельно-последовательный способ (рис. 15.8, в).

Используется при наличии МК условной передачи управления, когда адрес следующей МК зависит от результата предыдущей МК. Выборка МК_i+2, стоящей после МК_i+1 условного перехода, возможна только после завершения МК_i+1.

Рис.15.8. Выборка и реализация микрокоманды: а) последовательная,

б) параллельная, в) последовательно-параллельная

Используются два основных способа адресации – принудительная и естественная.

Принудительная адресация сводится к тому, что в каждой микрокоманде, включая операционные, указывается адрес следующей за ней микрокоманды (рис. 15.9, а).

Естественная адресация характерна тем, что адрес следующей микрокоманды образуется путем увеличения адреса предыдущей микрокоманды на 1. Это позволяет исключить поле адреса из операционных микрокоманд и уменьшить разрядность ПМК.

Для выполнения условных и безусловных переходов в микропрограмме используются управляющие микрокоманды, содержащие адрес перехода и поле признаков (КПР) при обоих типах адресации. Таким образом, операционные и управляющие микрокоманды должны различаться некоторым признаком (рис. 15.9, б и в). Признак  определяет тип МК (например,  = 1 – операционная).

Коротко остановимся на формировании адреса при естественной адресации. В КПМК есть специальный счетчик адреса микрокоманд (СчА), в котором в конечном итоге формируется адрес следующей микрокоманды. Алгоритм формирования адреса следующей МК зависит от ее типа, а именно:

• операционная МК – после выборки МК СчА := СчА + 1;

• управляющая МК – после выборки происходит проверка условия, заложенного в МК. Если условие выполняется, то СчА := АСМК, а если условие не выполняется, то СчА := СчА + 1.

Рис.15.9. Форматы микрокоманд:

а) операционная МК при принудительной адресации;

б) операционная МК при естественной адресации;

в) управляющая МК при обоих типах адресации.