5.2 Микропрограммная реализация буу
Схема Уилкса
Введем обозначения:
РАМК - регистр адреса микрокоманд.
РМК – регистр микрокоманд
Память микрокоманд
Основой микропрограммного УУ является память микрокоманд. Наиболее частый случай - память микрокоманд реализуется в виде запоминающего устройства.
Условно на рисунке горизонтальными линиями показаны ячейки памяти, в каждой из которых закодирована одна микрокоманда, выполняемая за один такт.
Каждая микрокоманда включает в себя 2 части:
Управляющая часть
Адресная часть
В управляющей части будут кодироваться управляющие сигналы, которые затем подаются на вентили в Операционную Часть Центрального Процессора.
В адресной части кодируется адрес ячейки памяти, где хранится следующая выполняемая микрокоманда.
Адрес из регистра микрокоманд (РМК) через линию задержки в следующем такте поступает на РАМК. И после его дешифрации из памяти микрокоманды, в соответствии с этим адресом на РМК считывается очередная микрокоманда.
Из управляющей части микрокоманды управляющие сигналы подаются на вентили в операционную часть ЦП, а из адресной части на регистр адреса микрокоманд в следующем такте заводится адрес следующей выполняемой микрокоманды.
5.2.1 Классификация микропрограммных устройств управления
По способу организации управляющей части
Горизонтальное УУ
Для каждого управляющего сигнала в управляющей части отводится отдельный разряд. Если в некотором такте управляющий сигнал должен быть =1, то в соответствующем разряде записывается 1. Таким образом, количество разрядов в управляющей части соответствует числу управляющих сигналов.
При такой организации можно совмещать микрооперации во времени.
Достоинства: Большее быстродействие за счёт возможности сокращения микропрограммы во времени и уменьшения длины микропрограммы.
Недостатки: Требуется большая ёмкость памяти для хранения микрокоманд, так как реально совместить большое количество микроопераций в одной микрокоманде не удаётся. Поэтому в основном память заполнена 0, т.е. не рациональное использование памяти.
Вертикальное УУ
В управляющей части кодируется номер управляющего сигнала. В одном такте совмещение микроопераций невозможно.
Достоинства: Сократился объём памяти микрокоманд.
Недостатки: За счёт увеличения длины микропрограммы быстродействие данного подхода хуже. На выходе управляющей части необходимо поставить дешифратор.
Смешанное УУ
Все микрооперации разбиваются на группы, и внутри одной группы используется вертикальный подход, а в одной микрокоманде для разных групп используется горизонтальный подход. Т.е. в одной микрокоманде можно выполнять различные микрооперации, относящиеся к различным группам.
2) Однофазные и многофазные уу
В многофазных УУ такт разбивается на подтакты или фазы. Зависимые микрооперации можно объединить в одну микрокоманду разнося их по разным фазам.
В однофазных УУ на одном такте могут выполняться только независимые микрооперации, объединять зависимые микрооперации нельзя.