Мікрокоманди

Тема: Принцип мікропрограмного управління. Реалізація різних етапів виконання команд

Лабораторна робота №7

В принципі пристрій керування процесора є досить простим. Але реалізувати його у виді безлічі логічних схем — задача досить складна. Пристрій керування повинен включати логіку формування послідовності мікрооперацій, виконання мікрооперацій, інтерпретації кодів команд і ухвалення рішення на основі аналізу стану прапорів АЛП. Розробити і налагодити таку схему досить складно. Більш того, схема повинна піддатися значній переробці при додаванні в набір команд процесора якої-небудь нової команди.

Альтернативою такої схеми може послужити широко використовувана в сучасних CISC-процесорах мікропрограмна організація пристрою керування. У ній кожна мікрооперація представлена за допомогою символічної нотації, що дуже нагадує нотацію, яка використовується у мові програмування. Фактично — це теж мова програмування, але оскільки вона описує мікрооперації, її, на відміну від більш складних мов, стали називати мовою мікропрограмування. Кожен оператор цієї мови описує набір мікрооперацій, виконуваних спільно в один і той же момент часу, а послідовність операторів являє собою мікропрограму.

Яким же чином концепція мікропрограмування реалізується в конструкції пристрою керування? Для виконання визначеної мікрооперації єдине, що потрібно від пристрою керування, — це сформувати відповідний набір керуючих сигналів. Отже, при виконанні будь-якої мікрооперації кожний з виходів пристрою керування повинен бути або включений (сигнал на ньому дорівнює "лог. 1"), або виключений (сигнал дорівнює "лог. 0"). Тому для сукупності виходів можна сформувати двійкове керуюче слово, кожен розряд якого відповідає визначеному виходу і може приймати значення 0 або 1. Тоді кожна мікрооперація представляється своїм значенням керуючого слова.

Припустимо, що послідовність керуючих слів ми об'єднали в рядок і в такий спосіб представили в пристрої керування послідовність мікрооперацій виконання визначеної команди. Але ця послідовність не є фіксованою. Наприклад, іноді в цикл обробки команди включається фаза непрямої адресації, а іноді ні. Тому запишемо кожне керуюче слово в пам'ять і додамо до нього ще і поле адреси, у якому вкажемо, яке керуюче слово повинне оброблятися наступним при виконанні визначених умов (наприклад, при установці розряду непрямої адресації в поле адреси машинної команди). Додамо до них ще і кілька розрядів для специфікації умови.

Те, що вийшло, називається горизонтальною мікрокомандою, приклад якої наведений на мал. 5.1,а. Формат мікрокоманди включає такі поля:

•поле внутрішніх керуючих сигналів (по одному розряду на кожен керуючий сигнал);

•поле зовнішніх керуючих сигналів, що передаються по лініях системної магістралі;

•поле умов, у якому вказується код умови переходу;

•поле адреси наступної мікрокоманди при умовному переході. Мікрокоманда інтерпретується в такий спосіб:

1. Необхідно установити сигнали "лог. 1" на усіх виходах, яким відповідає код 1 у керуючому слові мікрокоманди, а на інших виходах установити сигнал "лог. 0". Ця комбінація керуючих сигналів приведе до виконання заданої мікрооперації (чи декількох мікрооперацій).

2. Якщо умова, специфікована в поле умов, має значення "неправда", потрібно далі виконувати мікрокоманду, розміщену по наступній адресі.

3. Якщо умова, специфікована в поле умов, має значення "істина", далі виконується мікрокоманда, розміщена за адресою, що зазначена у полі адреси даної мікрокоманди.

На мал. 5.2 показана схема розміщення послідовностей мікрокоманд (мікропрограм) у керуючій пам'яті (пам'яті пристрою керування). У мікропрограмі всі мікрокоманди виконуються послідовно. Кожна мікропрограма завершується командою переходу, що специфікує, яку мікропрограму потрібно виконати наступною. На схемі показана також спеціальна мікропрограма фази виконання машинних команд, що призначені для розшифровки коду команди (AND, ADD і т.д.) і переходу на відповідну мікропрограму виконання.

Таким чином, вміст керуючої пам'яті вичерпується описом операцій, виконуваних пристроєм керування. У ній визначається, які мікрооперації виконуються протягом кожної фази циклу обробки машинної команди (фаз витягу, непрямої адресації, виконання і переривання) і яку послідовність потрібно виконати наступною. Крім іншого, запис послідовності мікрокоманд є зручним способом документування функцій пристрою керування конкретної моделі комп'ютера.

Дата добавления: 2015-04-24