Контрольная работа: Управляющие устройства и их виды
Каждая микрооперация имеет определенную длительность.
Для использования min количества тактовых импульсов синхросигнала все микрооперации «выравнивают» по самой долгой. Любая микрооперация может быть инициирована только на границе тактов.
Т.о. последовательность микроопераций реализуется последовательностью управляющих сигналов, подаваемых в начале каждого такта сигналов синхронизации.
Не смотря на то, что идея МПУУ была известна с 1951г. как подход к построению УУ с упорядочением формирования управляющих сигналов.
УУ состоит из памяти (матрица С), содержащей 2S различных микрокоманд, где S – код, адрес соотв-щей микрокоманды.
Если по каким-либо правилам задать адрес первой микрокоманды, выполняющей заданную операцию и разместить её в РгАдреса МикроКоманды, а затем подать на дешифратор с сигналами синхронизации, то на выходе ДШ будет активизирована одна выходная горизонтальная линия, соответствующая выполняемой микрооперации.
В таком случае на вертикальных шинах матрицы С, которые связаны с соответствующей горизонтальной линией, появятся сигналы управления.
Матрица С связана с Т, которая аналогичным образом позволяет формировать адрес следующей микрокоманды.
Использование специального триггера условий позволяет учесть значения «осведомительных сигналов» и выполнить разветвление в микропрограмме путём перехода к другой горизонтальной линии, которая задаёт другой адрес следующей микрокоманды.
Задержка сигналов нужна, чтобы формировать новые управляющие сигналы после выполнения текущей микрокоманды.
Последовательность микрокоманд должна получить естественное завершение. Практическая реализация МПУУ связана с использованием различных форматов микрокоманд и различных модулей МП-памяти.
МП-управление с одной стороны позволяет адаптировать систему команд к потребностям выполнения алгоритмов программ. С другой стороны позволяет упростить и автоматизировать процессы проектирования УУ и микропроцессоров в целом.
Состав: УФАМК – устройство формирования адреса микрокоманды; РгАМК – регистр адреса микрокоманды; ПМК – память микрокоманды; РгМК – регистр микрокоманды; ДШМК – дешифратор микрокоманд (дешифратор микрооперации); КОП - код операции.
Начальный источник операции – регистр команд, из которого используется код операции микрокоманды. На основании этого кода УФАМК формирует первой микрокоманды в составе МП-программы, обеспечивающей выполнение данной команды.
Один из вариантов формата микрокоманды следующий: код МО из РгМК попадает в ДшМК, который используется для образования управляющих сигналов.
| код МО | адрес след. МК |
Управляющие сигналы идут на операционное устройство и совместно с сигналами синхронизации обеспечивают (синхронизируют) выполнение одной или нескольких микроопераций в составе операционного устройства (АЛУ).
Адресная часть микрокоманды идет в УФАМК для выбора следующей микрокоманды.
На выбор следующей микрокоманды влияют результаты выполнения предыдущей микрооперации, поступающей из операционного блока. Процесс идет до выполнения всех операций в составе команды.
Для кодирования микрокоманд используется несколько форматов:
1. Горизонтальное кодирование: поле команды, соответствующее коду микрооперации представлялось в виде
V1 |V2 |…|Vn |Адрес.
2. Каждый разряд поля соответствует одному функциональному сигналу УУ, соответствующему некоторой микрооперации операционного устройства. Если в этом поле - «1» то это значит, что соответствующая микрооперация будет инициализирована независимо от содержания других рядов этого поля. В таком случае каждой микрокоманде единичные разряды поля микрооперации обеспечивают выполнение соответствующих функций операционного устройства.
Недостаток - длина микрокоманды, учитывая, что количество микроопераций может составлять несколько сот. С другой стороны, учитывая, что многие микрокоманды несовместимы, соответствующее поле микрокоманды будет состоять практически из нулей.
3. Вертикальное кодирование. В поле микрооперации находится код микрооперации, который для дальнейшего использования требует дешифратора. Недостаток – «длинный» микропрограммы, т.к. в каждом такте сигналов синхронизации может быть активизирована только одна микрооперация.
4. На практике распространено смешанное кодирование в 2-х вариантах: вертикально-горизонтальное и горизонтально-вертикальное.
Ветртикално-горизонтальное: всё множество операций V разбивается на k подмножествVi . Каждое подмножество размещается в составе поля микрооперации, занимая фиксированный размер в составе поля.
Такие микрокоманды называютмикрокоманды с полевой структурой. Каждое такое выделенной поле управляет некоторым подмножеством микроопераций, задавая код данной микрооперации. В результате требуется k дешифраторов.
Данный подход позволяет объединять в одном такте выполнение kмикроопераций.
Горизонтально-вертикальное содержит поле микрооперации из двух частей: