Лекц.БЦВМиСР1-8(2) (775749), страница 8
Текст из файла (страница 8)
+1
ст.
&
&
&
&
&
&
1
&
1
Сч. АК
MS
&
СТЕК
&
&
Пр2
В РАК
К1
1
УП1
УП2
А
Счит
Поле А1 РК в командах:
БП, УП, Пер. к ПП
УПК2
БП
Зап.
УL2
Счит.
УL3
2
0
2
1
С
мл
Возвр. из ПП
УL4
В
УL5
Рис. 6. 5. Схема формирования адреса следующей команды (Сх. ФСА).
Представленный на рис. 6. 6. фрагмент Уз. ФФС реализован с помощью простых комбинационных схем с использованием сигналов распределителя.
Другой подход к построению Уз. ФФС основан на синтезе конечных автоматов. На рис. 6.7, 6.8 и 6.9 показаны этапы синтеза автомата Мура, обеспечивающего формирование функциональных сигналов Ф1÷Ф19 управления процессом выполнения машинной команды сложения в соответствии с таблицей 1. Сам автомат Мура, представленный на рис. 6. 10, содержит четыре триггера D с внутренней задержкой и четыре схемы ИЛИ, формирующие функции возбуждения этих триггеров. Конечные цепи формирования функциональных сигналов основаны на использовании дешифратора состояний автомата (ДШ) и трех схем ИЛИ.
Структура логических схем Уз. ФФС уникальна для каждой ВМ отражает систему команд машины и принятые способы выполнения операций. Отработка УУ ЖЛ – это фактически отработка (синтез и отладка) этого узла.
6. 2. Организация устройства управления ВМ на основе микропрограммирования (УУМП).
Основная идея этого метода заключается в замене логических схем узла формировния функциональных сигналов (Уз. ФФС) в УУ ЖЛ двоичными кодами, размещенными в специальном ЗУ, и организации такого режима работы этого ЗУ, при котором формируемые на выходном регистре этой памяти коды, преобразуясь в функциональные сигналы, обеспечивают реализацию команд ВМ.
При таком подходе каждой команде ВМ (реализуемой в процессоре) ставится в соответствии определенный набор слов этом специальном ЗУ. При этом используется терминология, представленная на рис. 6. 11.
Таким образом, в машинах с УУ МП имеется два уровня программ:
- первый уровень – основная программа реализуемого в ВМ алгоритма, размещённая в памяти программ машины;
- второй уровень – микропрограммный. Это набор микропрограмм, каждая из которых обеспечивает реализацию одной из команд первого уровня. Эти микропрограммы размещаются в специальном ЗУ микропрограмм.
Идея микропрограммирования известна давно (Уилкс, 1951 г.), однако реальное применение получила значительно позже, когда удалось получить ПЗУ микропрограмм с малым временем выборки.
Структурно УУ МП отличается от УУ ЖЛ лишь способом реализации Уз.ФФС. В УУ МП этот узел можно условно представить состоящим из трёх частей (см. рис. 6. 12):
(1) – ЗУ микропрограмм (ЗУ МП) со всеми необходимыми для его функционирования узлами: регистрами, дешифратором адреса и т. д.;
(2) – схемы формирования адреса следующей микрокоманды (Сх. ФАСМК);
(3) – «таблицы» начальных адресов микропрограмм (ТНАМП), реализующих команды процессора. Эта таблица можнт быть размещена либо в отдельном ЗУ, либо в некоторой области ЗУ микропрограмм.
Организация ЗУ МП мало чем отличается от организации адресного ЗУ с произвольной выборкой. Отличия появляются лишь в конечных цепях формирования функциональных сигналов при использовании различных способов кодирования микрокоманд.
а1
Ф1, Ф2
Ф3
Ф3, Ф4
Ф6, Ф7
Ф8
Ф9, Ф10
Ф11, Ф7
Ф8
Ф9, Ф12
Ф13
Ф14, Ф7
Ф15, Ф16
Ф17, Ф18, Ф19
а2
а3
а4
а5
а6
а7
а8
а9
а10
а11
а12
Рис. 6. 7. Микропрограмма реализации команды сложения
Рис. 6. 8. Граф переходов автомата Мура.
| Исходное состояние | Условие перехода | Состояние после перехода | D4 | D3 | D2 | D1 | ||
| а а) i | код | аi | код | |||||
| а1 | 0001 | 1 | а2 | 0010 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| а2 | 0010 | 1 | а3 | 0011 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| а3 | 0011 | 1 | а4 | 0100 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| а4 | 0100 | 1 | а5 | 0101 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| а5 | 0101 | 1 | а6 | 0110 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| а6 | 0110 | 1 | а7 | 0111 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| а7 | 0111 | 1 | а8 | 1000 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| а8 | 1000 | 1 | а9 | 1001 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| а9 | 1001 | 1 | а10 | 1010 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| а10 | 1010 | 1 | а11 | 1011 | 1 | 0 | 1 | 1 |
| а11 | 1011 | 1 | а12 | 1100 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| а12 | 1100 | 1 | а1 | 0001 | 0 | 0 | 0 | 1 |
D1 = a2 V a4 V a6 V a8 V a10 V a12;
D
б)
2 = a1 V a2 V a5 V a6 V a9 V a10;D3 = a3 V a4 V a5 V a6 V a11;
D4 = a7 V a8 V a9 V a10 V a11;
Ф1 = a1; Ф2 = a1; Ф3 = a2; Ф4 = a3; Ф5 = a3;
Ф
в)
6 = a4; Ф7 = a4 V a7 V a11; Ф8 = a5 V a8;Ф9 = a6 V a9; Ф10 = a6; Ф11 = a7; Ф12 = a9;
Ф13 = a10; Ф14 = a11; Ф15 = a11; Ф16 = a11;
Ф17 = a12; Ф18 = a12; Ф19 = a12;
Рис. 6. 9. Этапы синтеза управляющего автомата Мура:
а) таблица переходов;
б) функции возбуждения триггеров D1 ÷D4;
в) функции формирования функциональных сигналов Ф1÷Ф19;
а1
Ф1
а2
а10
а9
а6
а5
а2
1
а11
а6
а5
а4
1
а11
а10
а9
а8
1
а1
а8
а6
а4
1
Ф2
а2
Ф3
ДШ
а1
Ф4
а3
ТТ
1
D
C
ТТ
2
D
C
ТТ
3
D
C
ТТ
4
D
C
Ф5
а3
а4
а2
а10
а3
а12
а4
а4
Ф6
а4
а5
а1
1
а7
а6
Ф7
1
а11
а5
а7
а8
Ф8
1
а8
а9
а6
а9
а10
Ф9
1
а11
а3
а6
а12
Ф10
а7
Ф11
а8
Ф12
а7
а9
Ф13
а10
Ф14
а11
Ф15
Синхросигнал
а11
Ф16
а11
Ф17
а12
Ф18
а12
Ф19
Рис. 6. 10. Автомат Мура, формирующий функциональные сигналы управления (Ф1÷Ф19) процессом выполнения команды сложения
Команда пр-ра
Память программ ВМ
Специальное ЗУ – ЗУ микрокоманд (ЗУ микропрограмм)
Набор микрокоманд - микропрограмма реализации данной команды
процессора.
Рис. 6. 11. Принцип микропрограммной организации УУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
