загрузка...
загрузка...
На головну

ЦУУ з мікропрограмного логікою

  1. Системи управління з нечіткою логікою
  2. ЦУУ з жорсткою логікою.

У керуючих автоматах з мікропрограмного логікою кожною виконуваною машинної операції ставиться у відповідність сукупність збережених в пам'яті слів - микрокоманд.

Послідовність мікрокоманд утворює микропрограмму, Збережену в спеціальній пам'яті мікропрограм.

Кожна мікропрограма складається з певної послідовності мікрокоманд, які після вибірки з пам'яті перетворюються в набір керуючих сигналів.

У таких автоматах блок управління операціями (БУО) виконує функцію блоку зберігання і вибірки кодів мікрокоманд. У машинному такті виробляється вибірка необхідної мікрокоманд, видача сигналів мікрооперацій, формування адреси наступної мікрокоманди.

Мікрокоманда містить операційну та адресну частини. Операційна частина мікрокоманд містить інформацію про мікроопераціях, виконуваних в різних блоках ЕОМ протягом одного машинного такту під керуванням даної мікрокоманд. В адресній частині мікрокоманд знаходиться інформація, необхідна для формування адреси наступної мікрокоманди.

існують різні способи організації операційної частини мікрокоманди:

горизонтальне мікропрограмування;

вертикальне мікропрограмування;

змішане мікропрограмування.

при горизонтальному мікропрограмування, Кожному розряду операційної частини мікрокоманди ставиться у відповідність один керуючий сигнал, під дією якого виконується відповідна мікрооперація.

Переваги горизонтального микропрограммирования:

немає необхідності в перетворенні операційної частини мікрокоманди в УС.

скорочуються витрати часу на формування УС.

Недоліки горизонтального микропрограммирования:

велика довжина операційної частини мікрокоманди, що веде до значних витрат пам'яті мікропрограм.

В разі вертикального микропрограммирования з операційної частини мікрокоманди зчитується двійкового коду, що дорівнює номеру керуючої точки (код мікрооперації) в яку необхідно надіслати сигнал, що управляє. Операційна частина мікрокоманд повинна містити N полів, де N - максимальна кількість спільно виконуваних в кожному такті мікрооперацій. Розрядність кожного поля операційної частини мікрокоманди визначається за формулою m ? log2 М, де М - число керуючих точок ЕОМ, яка дорівнює кількості керуючих сигналів. Після зчитування мікрокоманди, код мікрооперації розшифровується дешифратором, і на одному з його виходів формується керуючий сигнал.

Перевагою вертикального микропрограммирования:

зменшення довжини мікрокоманди,

скорочуються витрати мікропрограмного пам'яті.

недоліки:

наявність складних дешифраторів на велике число мікрооперацій,

в кожній мікрокоманді вказується не більше N микроопераций, що призводить до збільшення довжини мікропрограм, а значить і до зменшення швидкодії ЕОМ.

У наш час поширення набули пристрою керування зі змішаним мікропрограмування, Інакше званим горизонтально-вертикальним.

 Довжина операційної частини в цьому випадку дорівнює  , де

Mi - кількість мікрооперацій, представлених в i-му полі.

З метою зменшення довжини операційної частини мікрокоманди може застосовуватися непряме кодування микрооперации: В операційну частину мікрокоманди з цією метою вводять додаткові поля, вміст яких може змінювати коди микрооперации основних полів, тобто виходи дешифратора додаткових полів використовуються для управління дешифратором основних полів. Непряме кодування зменшує довжину мікрокоманд, але знижує швидкодію через втрату часу на дешифрування додаткових полів.

існують два виду адресації мікрокоманд:

примусова адресація;

природна адресація.

при природної адресації адреса наступної мікрокоманди приймається рівним збільшеному на одиницю адресою попередньої мікрокоманд. У цьому випадку відпадає необхідність у введенні адресної частини в кожну мікрокоманд. Якщо мікрокоманд йдуть в природному порядку, то процес адресації реалізується лічильником адреси мікрокоманди. Для організації безумовних або умовних переходів в микропрограмму включаються додаткові керуючі мікрокоманд.

примусова адресація мікрокоманди полягає в тому, що в кожної мікрокоманді вказується адреса наступної мікрокоманди. Адреса наступної мікрокоманди може здаватися безумовно, незалежно від значень ознак (осведомітельних сигналів, які відображають поточний стан операційних блоків процесора) або вибиратися за умовою, що визначається поточними значеннями осведомітельних сигналів. Для цього в адресну частину МК крім адресних полів включаються поля для завдання умов (осведомітельних сигналів).

Узагальнена структура блоку мікропрограмного управління (БМУ) представлена ??на рис. 5.10.

Пристрій для формування адреси мікрокоманди (ФАМ) - Призначений для формування адреси наступної мікрокоманди з урахуванням безлічі осведомітельних сигналів {X} з операційних блоків ЕОМ і адресній частині (АЧ) попередньої мікрокоманд.

Мікропрограмна пам'ять (МПП) зберігає микрооперации і по сформованому адресою в кожному такті видає значення коду черговий мікрокоманд, яка записується в регістр мікрокоманд (РМК). З точки зору фізичної реалізації управління МПП ділиться на два види: пам'ять з постійно записаною інформацією і пам'ять, яка припускає перезапис інформації. Пам'ять з постійно записаною інформацією (ПЗУ) працює тільки на читання інформації і, як правило, є більш швидкодіючою і простий з управління, ніж пам'ять з перезаписом. У той же час пам'ять, яка припускає перезапис, надає більше додаткових можливостей для підвищення ефективності роботи процесора за рахунок постійного вдосконалення алгоритмів виконання операцій.

поля операційної частини (ОЧ)при необхідності дешифруються дешифраторами ДШ1 - ДШ1N для вироблення безлічі керуючих сигналів {Y}.

Первісне звернення до командам прошивки здійснюється по початкового адресою (НА), Який відповідає коду операції виконуваної команди.

Використання в складі пристрою управління блоку мікропрограмного управління (в якості блоку управління операціями) призводить до дворівневому принципу управління процесом обробки даних:

1-ий рівень - система команд ЕОМ (програмне управління).

2-ий рівень - вбудоване управління.

Виникає запитання організації переходу від одного рівня до іншого.

Простежити рішення цього завдання можна за спрощеною схемою процесора з мікропрограмного управлінням (ріс.5.11).

За вмісту лічильника адреси команд (СЧАК) з пам'яті програм (кеш-пам'яті) вибирається команда і записується в регістр команд (РК). Код операції з РКОП подається на дешифратор початкової адреси (ДШНА), який на виході формує адресу першої мікрокоманди мікропрограми, яка відповідає цьому коду операції. ДШНА реалізується на ПЗП або ПЛМ (програмованої логічної матриці). Під управлінням микрокоманд виконуються всі наступні дії. Адреса операнда з регістра адреси РА передається в пам'ять даних, здійснюється вибірка операнда і занесення його в регістр загального призначення (СОЗУ) або в АЛУ. В АЛП виконується певна мікропрограмою операція, результат записується в РОН або пам'ять даних.

Для RISC процесорів вигідніше використовувати апаратне керування (автомати з жорсткою логікою). Для розширеного набору складних команд, як, наприклад, в CISC процесорах, найбільш ефективно (з точки зору витрат на обладнання) мікропрограмного управління. Однак воно призводить до зменшення швидкодії, так як збільшується час, що витрачається на вироблення керуючих сигналів. Головний же плюс мікропрограмного управління - гнучкість, що дозволяє нарощувати систему команд процесора шляхом зміни вмісту мікропрограмного пам'яті.

приклад - Технологія MMX. У процесор Pentium були додані 57 нових команд. Апаратні засоби залишилися без зміни.

 



Попередня   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   Наступна

Класифікація способів адресації по кратності звернення в пам'ять | відносна адресація | Дані типу покажчик | Теги та дескриптори. самовизначатися дані | Логічна структура ЦП | Структурна схема процесора | характеристики процесора | Основні функціональні регістри | Регістри процесора обробки чисел з плаваючою точкою | Призначення і Класифікація ЦУУ |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати