В этой системе используются два типа микрокоманд: микрокоманды исполнения микроопераций и микрокоманды условных переходов. Первые содержат только одно поле – поле микроопераций, вторые два поля – условия перехода и адреса перехода. Линейные последовательности микрокоманд первого типа записываются в памяти по порядку их выполнения. Их выборка производится по счетчику микрокоманд. Команды второго типа используются только для реализации ветвлений. Для исполнительных устройств такты выполнения команд переходов являются пустыми (холостыми тактами).
Тип микрокоманды задается старшим битом:
· 0 – микрокоманда исполнения микроопераций,
· 1 – микрокоманда условного перехода.
Система характеризуется большей компактностью записи микропрограммы и меньшим быстродействием.
На рис. 8.20. представлен регистр микрокоманд микропрограммного устройства управления со схемой формирования адреса следующей команды и записью микропрограммы операции алгебраического сложения/вычитания чисел в прямом коде с естественной адресацией. Микропрограмма соответствует графу микроопераций, представленному на рис 7.2.
Рис.8.20. Регистр микрокоманд микропрограммного устройства управления с естественной адресацией микрокоманд
В схеме на рис. 8.20, как в схеме на рис.8.16 использована следующая стратегия распределения адресов памяти:
1. Запись всех линейных последовательностей микрокоманд и микрокоманд, выбираемых при невыполнении условий переходов, производятся в линейные последовательности адресов.
2. Микрокоманды, выбираемые при выполнении условий переходов, начинают новые линейные участки микропрограммы, формируемые по правилу пункта 1.
3. Для перехода на окончание микропрограммы (исходный адрес микропрограммы, соответствующий состоянию а0) используется команда безусловного перехода на адрес а0.
Первый линейный участок микропрограммы (микрокоманды: [0, Y1]; [0, Y2]; [1, Р, 9]; [0, Y4]; [1, Х3, 11]; [0, Y5]; [0, Y7]; [БУП, 0] записывается, соответственно, по адресам c 1-го по 8-ой.
Следующие два линейных участка микропрограмм с микрокомандами [0,Y3]; [БПУ, 0] и [0,Y6]; [БПУ, 0] записываются по адресам (9, 10) и (11, 12).
В данном пособии были рассмотрены основные схемы построения микропрограммных устройств управления. Для многофазных микрокоманды и для команд со смешанными схемами формирования адресов следующих команд использовались и комбинационные схемы. Для сложных операций рассматривались методы адресации микрокоманд, таких, как вызов микроподпрограмм, возврат из микроподпрограмм, организации микроциклов. Это эра развития CISC‑архитектуры команд.
С появлением однокорпусных микропроцессоров, развития RISC‑архитектур команд, конвейерных, суперконвейерных и суперскалярных процессоров произошел возврат к использованию простых по структуре и функциям команд и использованию схем управления на основе конечных автоматов
Вопросы для самопроверки
1. Определите назначение управляющей части АЛУ.
2. При интерпретации управляющей части исполнительного устройства конечным автоматом чему соответствует:
· Выходной алфавит автомата.
· Входной алфавит автомата.
3. Какие параметры конечного автомата определяет микропрограмма при интерпретации управляющей части исполнительного устройства конечным автоматом.
4. Определите основные различия автоматов Мили и Мура.
5. Определите устройство управления с жесткой логикой.
6. Определите устройство управления с хранимой в памяти логикой.
7. Определите основные составные части устройства управления на основе конечных автоматов.
8. Определите назначение схемы запуска устройства управления на основе конечных автоматов.
9. Определите назначение регистра состояния и дешифратора устройства управления на основе конечных автоматов.
10. Определите количество назначение всех комбинационных схем устройства управления на основе конечных автоматов.
11. Определите понятие устройства управления на основе распределителя импульсов.
12. Определите этап проектирования графа микропрограммы.
13. Определите этап разметки графа микропрограммы и составление графа конечного автомата (для варианта Мура).
14. Определите этап разметки графа микропрограммы и составление графа конечного автомата (для варианта Мили).
15. Охарактеризуйте этап определения параметров регистра состояний и дешифратора состояний.
16. Определите этап выбора типов триггеров регистра состояний.
17. Определите этап кодирования состояний автомата.
18. Определите этап проектирования комбинационной схемы выходов.
19. Определите этап проектирования комбинационной схемы сигналов переходов.
20. Определите этап составления функциональной схемы МПА
21. Определите этап составления принципиальной схемы МПА.
22. Определите особенности разметки автомата Мура.
23. Определите особенности составления графа МПА Мура, кодирования состояний автомата, составления совмещенной таблицы выходов и переходов.
24. Определите особенности составления графа МПА Мили, кодирования состояний автомата, составления совмещенной таблицы выходов и переходов.
25. Определите основные принципы работы микропрограммных устройств управления.
26. Определите основные типы микропрограммных устройств управления по кодированию микроопераций.
27. Определите основные типы микропрограммных устройств управления по кодированию адресной части микрокоманды.
