6.1.3.3. Микропрограммный автомат

Модель современного компьютера представляет собой композицию операционного и управляющего автоматов. Множество функциональных операций могу быть выполнены последовательно исполнением элементарных шагов. Например, таких как пересылка операнда из одного регистра в другой, очистка сумматора, преобразование прямого кода в обратный, исполнение операции счета, сложения или сравнения и т.п..

Элементарная операция, выполняемая операционным автоматом за один шаг и приводимая в действие одним управляющим сигналом от управляющего автомата, называется микрооперацией.

Микрооперации могут быть одноместными или двухместными. Микрооперация описывается микрооператором и идентификатором управляющего сигнала, вызывающего выполнение микрооперации. В некоторые такты могут поступать в операционный автомат несколько управляющих сигналов, вызывая параллельное во времени исполнение микроопераций. Совокупность управляющих сигналов, возбуждаемых управляющим автоматом за один такт, называется микрокомандой. Описание микрокоманды производится аналогично описанию микроопераций и представляет собой метку микрокоманды и совокупность микрооператоров.

Последовательность микрокоманд, обеспечивающая выполнение функциональной операции, называется микропрограммой.

Например, для исполнения арифметических операций сложения и вычитания необходимо составить следующую микропрограмму.

Такты	Операторы и условия	Комментарии
1	y1: РгВ:=ШиВх	принять во входной регистр сумматора В первый операнд из входной шины ШиВх;
2	y2: Рг1:=ШиВх	принять в регистр 1 АЛУ второй операнд из входной шины ШиВх;
3	условие	второй операнд положительный?
	p1	"да",
	p-1	"нет";
	y3: РгА:=Pг1	если второй операнд положительный, то принять во входной регистр сумматора А второй операнд из Рг1 в прямом коде;
	y4: РгА=-Рг1	если второй операнд отрицательный, то принять во входной регистр сумматора А второй операнд из Рг1 в обратном коде;
4	условие	операция сложения?
	p2	"да",
	p-2	"нет";
	y5: РгСм:=РгА+РгВ	если p2, то принять в выходной регистр сумматора См значение cуммы двух операндов;
	y6:: РгСм:=РгА+РгВ+1	Если не p2, то принять в выходной регистр сумматора См значение суммы двух операндов и прибавить "+1";
5	y7: ШиВых:=РгСм	Выдать в шину выхода ШиВых значения выходного регистра РгСм сумматора.

Составив блок-схему микропрограммы, можно перейти к ее разметке для формирования автоматной модели, к определению поведения модели управляющего автомат и минимизации числа его внутренних состояний. На рис.6.13 приведена разметка блок-схемы алгоритма для автомата Мили, а в таблице 6.15 - его поведение.

Таблица 6.15

qQ	символы входного алфавита xX
	1	p1	p-1	p2	p-2
q0	q1; y1	—	—	—	—
q1	q2; y2	—	—	—	—
q2	—	q3; y3	q4; y4	—	—
q3	—	—	—	q5; y5	q6; y6
q4	—	—	—	q5; y5	q6; y6
q5	q7; y7	—	—	—	—
q6	q7; y7	—	—	—	—
q7	q0; -	—	—	—	—

В таблице 6.15 дано описание автомата Мили на основе выполненной разметки блок-схемы алгоритма.