Принцип микропрограммного управления

Общая структура устройства, выполняющего арифметические операции, например АЛУ, имеет структуру, представленную на рис. 46.

Элементарное действие, выполняемое за один такт автоматного времени (за один такт работы автомата), называется микрооперацией. Условия, влияющие на порядок выполнения автоматом микроопераций, называются логическими условиями. Проверка значений логических условий в каждом такте работы автомата позволяет определить группу выполняемых микроопераций. Совокупность операций, выполняемых за один такт, называется микрокомандой.

Принцип, согласно которому алгоритм работы некоторого устройства описывается в перечисленных выше терминах, называется принципом микропрограммного управления. Конечный автомат, алгоритм работы которого может быть описан на основе принципа микропрограммного управления, называется микропрограммным автоматом (МПА).

Граф-схема алгоритма

Для записи микропрограмм в компактной форме используются специализированные языки. Одним из способов графического представления микропрограммы является граф-схема алгоритма (ГСА). ГСА представляет собой ориентированный связный граф. ГСА может содержать вершины четырех типов: начальную, операторную, условную и конечную (рис. 47).

ГСА должна удовлетворять следующим основным требованиям:

• в ГСА имеются одна начальная и одна конечная вершины;

• входы и выходы вершин соединяются с помощью дуг;

• каждая вершина должна лежать на одном из путей следования из начальной вершины в конечную;

• один из выходов условной вершины может соединяться с ее входом;

• в каждой условной вершине записывается одно из логических условий x_i (допускается запись одинаковых условий в различных вершинах);

• в каждой операторной вершине записывается микрокоманда (допускается пустая микрокроманда и повтор микрокоманды в различных вершинах).

Пример синтеза мпа по гса

МПА может быть синтезирован по ГСА, описывающей микропрограмму работы проектируемого дискретного устройства.

Алгоритм синтеза МПА по ГСА состоит в следующем:

• разметка ГСА метками Мили (Мура);

• кодирование внутренних состояний;

• построение структурной таблицы по отмеченной ГСА;

• построение таблиц истинности или системы булевых функций;

• построение логической схемы автомата.

Как отмечалось выше, известны два класса автоматов: Мили и Мура. В качестве примера рассмотрим синтез микропрограммного автомата, управляющего операционным автоматом для выполнения операции деления чисел в дополнительных кодах. ГСА, соответствующая алгоритму деления, изображена на рис. 48. Описание алгоритма деления чисел в дополнительном коде приведено выше в соответствующем разделе.

После пробного вычитания Зн См может быть равен 0, это означает, что Дм больше Дт (произошло переполнение). В этот момент счетчик тактов Ст равен 0, деление прекращается (переход в конец по стрелке 2). В последующих тактах Зн См может быть равен нулю. Это означает, что остаток А_i > Дт, но Ст уже содержит ненулевое значение, и алгоритм выполняется по стрелке 4. Если Зн См равен 1, то остаток отрицательный и деление будет выполняться в направлении стрелки 3.