4. Блок микропрограммного управления.

Горизонтальное микропрограммирование. Каждому разряду

операционной части микрокоманды ставится в соответствие определенный управляющий функциональный сигнал, Т. e. определенная микрооперация. Если в разряде стоит 1, то соответствующая микрооперация выполняется независимо от значения других разрядов. При таком способе операционная часть микрокоманды содержит т разрядов, где т - общее число микроопераций. Достоинствами горизонтального микропрограмм- мирования являются возможность одновременного выполнения в одном такте любого набора из m микроопераций и простота формирования функциональных сигналов, так как последние могут возбуждаться непосредственно от сигналов из регистра микрокоманды.

Однако оно имеет и существенный недостаток, заключающийся в том, что требуется большая длина микрокоманды, поскольку число функциональных сигналов в современном процессоре может достигать нескольких сотен. Поэтому, хотя и известны случаи практического применения горизонтального микропрограммирования, главным образом в малых машинах, где число управляющих функциональных сигналов сравнительно невелико (около 150), большее распространение получили другие методы.

При вертикальном микропрограммировании микрооперация определяется не состоянием одного из разрядов микрокоманды, a двоичным кодом, содержащимся в операционной части микрокоманды, при этом отдельный код задает отсутствие микрооперации.

Достоинством вертикального микропрограммирования явля­ется небольшая длина микрокоманды. Однако в этом случае требуются сложные дешифраторы на большое число микроопе­раций, a главное -- в каждой микрокоманде указывается лишь одна микрооперация, что приводит к увеличению длины микро­программ по сравнению с их длиной при горизонтальном микропрограммировании. Вертикальное микропрограммирование часто используется в микропрограммуируемых микропроцессо­рах, как, например, для управления центральными процессорными элементами набора К1802.

B настоящее время наибольшее распространение имеет сме­шанное микропрограммирование, в котором сочетаются горизонтальное и вертикальное микропрограммирования.

При смешанном микропрограммировании Множество микро­операций V разбивается на k подмножеств (или полей):

V = U ур

г– г

Микрооперации внутри каждого из подмножеств кодируются либо горизонтальным, либо вертикальным способом. Можно выделить два способа.

Вертикально-горизонтальное микропрограммирование. Все множество микроопераций V расчленяют на k подмножеств Уг, в каждом из которых объединяют микрооперации, наиболее часто встречающиеся вместе в одном такте. Подмножества ста­раются пo возможности сделать равномощными. Операционная часть микрокоманды (рис. 8.3) состоит из двух полей. B первом поле, длина которого равна тахl1/гi, применен горизонтальный способ кодировании микроопераций.

Микропрограммирование широко используется для про­блемной ориентации микропроцессорных устройств и систем при помощи специализированного набора команд, обеспечиваю­щего наиболее эффективное решение определенных задач пользователя.

Все чаще в ЭВМ применяется загружаемая управляющая память, при этом в

качестве первичных носителей микропрограмм используются гибкие диски или кассеты портативных маг­нитофонов, c которых микропрограммы загружаются в УП.

Микропрограммное управление c использованием загружае­мой УП позволяет расширять или дaжe менять состав команд ЭВМ.

Наиболее выгодно использование УА c хранимой в памяти логикой для операционных блоков процессоров, в которых реализуются алгоритмы с относительно небольшим числом условий ветвления. Реализация в этик автоматах алгоритмов c большим числом условий ветвления ведет к значительному усложнению и, следовательно, к увеличению времени формирования адреса микрокоманды, а в конечном счете к уменьшению быстродействия УА c хранимой в памяти логикой. В этом случае используются УА c «жесткой» логикой, обладающие большим быстродействием. B некоторых случаях в ЭВМ используются одновременно УА c хранимой в памяти логикой и УА

c «жесткой» логикой.