Спосіб формування адреси наступної МК
Таким чином, операційні та керуючі мікрокоманди повинні відрізнятися деякою ознакою (рис. 2.10, б та в). Ознака a визначає тип МК (наприклад, a = 1 – операційна).
- операційна МК - після вибірки МК СчА: = СчА + 1;
- Керівна МК – після вибірки відбувається перевірка умови, закладеного МК. Якщо умова виконується, то СчА: = АСМК, а якщо умова не виконується, то СчА: = СчА + 1.
 |
Кодування МК
Вибір способу кодування мікрокоманд є досить складним завданням і залежить від структури процесора та його цільового призначення, системи команд, швидкодії, і т.д. Розглянемо лише основні способи кодування мікрокоманд.
1.Горизонтальне кодування(рис. 2.11, а). Це найпростіший варіант кодування мікрокоманд, при якому кожен розряд поля коду мікрооперацій однозначно визначає сигнал для виконання мікрооперації.
Перевага цього методу у тому, що він допускає роботу кількох пристроїв, тобто. паралельне виконання низки МО, що підвищує швидкодію.
Недолік способу – при великому наборі МО (від кількох десятків за кілька сотень) зростає розрядність МК і, отже, розрядність ПМК.
2.Вертикальне кодування(рис. 2.11, б). Це інший підхід до кодування МК для максимального скорочення розрядності поля КМО. В цьому випадку потрібен дешифратор МО, який збільшує тимчасові затримки і, отже, виконання МО.
Мал. 2.11. Кодування МК: а - горизонтальне, б - вертикальне, в - змішане, г - непряме
Крім збільшення часу на МО, до недоліків слід віднести неможливість паралельного виконання МО.
3.Змішане кодування(рис. 2.11, в). Це кодування усуває основні недоліки, притаманні горизонтальному та вертикальному кодуванням.
При такому кодуванні окремих полях коду МО об'єднують взаємовиключні набори МО для забезпечення паралельного виконання МО з різних полів. Даний спосіб кодування знаходить широке застосування мікропрограмних УУ.
Методи 1), 2), 3) – це прямі методи кодування. Тут кожне поле КМО формує певний набір сигналів, що управляють, інтерпретованих завжди однаковим чином.
4.Непряме кодування(рис. 2.11, г). Цей спосіб кодування дозволяє ще більше зменшити розрядність МК. Тут одне й те поле можна використовувати для формування СУ для різних блоків, при цьому його функції визначаються іншим полем.
На рис. 2.11 КМО1 кодує одну з чотирьох груп МО, поле КМО2 визначає операцію, що реалізується в даній групі.
00 - мікрооперації в АЛУ;
01 - МО в пам'яті та регістрах контролерів периферійних пристроїв;
10 - МО безумовного та умовного переходів;
11 – константи для завантаження регістрів та лічильників.
КМО2 дозволяє виконати 64 МО в будь-якій із зазначених груп обладнання.
Недоліком такого способу кодування є збільшення обсягу обладнання і, отже, додаткових затримок під час виконання МО.
Усі розглянуті вище способи кодування є однорівневими. В даний час використовують і дворівневе кодування (мікрокоманди та нанокоманди).
Синхронізація МК
З цієї точки зору МК поділяються на однофазні та багатофазні. При цьому МК може бути включений додатковий розряд, що визначає тип синхронізації.
ПеревагоюоднофазнихМК (рис. 2.12,а) є простота технічної реалізації.
БагатофазніМК (рис. 2.12, б) – дозволяють мінімізувати число МК у пам'яті, спрощують виконання складних МК та зв'язок між приймачем та джерелом інформації. Недоліком є великий обсяг устаткування формування багатофазних синхросигналів.
Мал. 2.12. Синхронізація МК: а – однофазна, б – багатофазна
Час виконання деяких МО буває істотно менший за робочий такт процесора (час виконання однієї МК), що дозволяє при горизонтальному кодуванні в одному такті виконувати не тільки сумісні, а й ряд несумісних МО. Для цього робочий такт процесора поділяють на підтакти (фази), у кожному з яких виконується одна або кілька елементарних дій (МО) реалізації МК.
Питання для самоперевірки
1. Опишіть узагальнену структуру процесора.
2. Як принцип академіка Глушкова реалізується у структурі процесора?
3. Чому пристрої обробки цифрової інформації мають багаторівневу структуру?
4. Які операції виконуються в АЛП? Як залежно від цих операцій поділяються АЛУ?
5. Чим відрізняються АЛУ блочного типу від багатофункціональних АЛУ?
6. Опишіть структуру АЛУ найпростішого мікропроцесора.
7. Опишіть загальні засади побудови УУ.
8. Вкажіть основні відмінності УУ на жорсткій логіці від УУ з логікою, що зберігається в пам'яті.
9. Перерахуйте переваги УУ із жорсткою логікою.
10. У чому полягає головна вада УУ на жорсткій логіці?
11. Яке рішення було виявлено для усунення головного недоліку УУ на жорсткій логіці?
12. Навіщо потрібна ПЛМ?
13. Що таке ПЛІС?
14. Опишіть структуру УУ з логікою, що зберігається в пам'яті.
15.Перерахуйте варіанти взаємного розташування циклів вибірка-реалізація МК.
17. Які формати мікрокоманд бувають?
19. Назвіть способи кодування МК. Наведіть схему кодування МК для кожного способу.
20. Опишіть переваги та недоліки кожного способу кодування мікрокоманди.
21. Як підрозділяються МК із погляду синхронізації?
Контрольні завдання до глави 2
1. На аркушах відповіді мають бути вказані номер групи, прізвище студента та номер його варіанта.
2. Номери запитань обираються студентом відповідно до двох останніх цифр у заліковій книжці. У табл.2.1 аn-1 – це передостання цифра номера, аn – остання цифра. У клітинах таблиці стоять номери питань, куди потрібно дати письмову відповідь.
Номери питаньТаблиця 2.1