Классификация микропрограммных устройств управления

1) По способу организации управляющей части

1. Горизонтальное УУ

Для каждого управляющего сигнала в управляющей части отводится отдельный разряд. Если в некотором такте управляющий сигнал должен быть =1, то в соответствующем разряде записывается 1. Таким образом, количество разрядов в управляющей части соответствует числу управляющих сигналов.

При такой организации можно совмещать микрооперации во времени.

   Достоинства: Большое быстродействие за счёт возможности сокращения микропрограммы во времени и уменьшения длины микропрограммы.

Недостатки: Требуется большая ёмкость памяти для хранения микрокоманды, так как реально совместить большое количество микроопераций в одной микрокоманде не удаётся. Поэтому в основном память заполнена 0, т.е. не рациональное использование памяти.

2.Вертикальное УУ

В управляющей части кодируется номер управляющего сигнала. В одном такте совмещение микроопераций невозможно.

Достоинства: Сократился объём памяти микрокоманд.

Недостатки: За счёт увеличения длины микропрограммы быстродействие данного подхода хуже. На выходе управляющей части необходимо поставить дешифратор.

3.Горизонтально-вертикальное УУ

Все микрооперации разбиваются на группы, и внутри одной группы используется вертикальный подход, а в 1 микрокоманде для разных групп используется горизонтальный подход. Т.е. в одной микрокоманде можно выполнять различные микрооперации, относящиеся к различным группам.

 

2) Однофазные и многофазные УУ

  В многофазных УУ такт разбивается на подтакты или фазы. На одной фазе выполняются независимые микрооперации, а на различных фазах выполняются зависимые микрооперации.

 В однофазных УУ на одном такте могут выполняться только независимые микрооперации.

 

3) Статические и динамические УУ

В статических используется постоянная память, т.е нельзя менять микропрограмму.

В динамических используется оперативная память и возможна перезапись.

 

 

Пример реализации УУ операционной части центрального процессора при выполнении двухадресной команды.Косвенно-регистровая адресация для первого и второго операндов.Результат записывается на место второго операнда.

1.Горизонтальное микропрограммное УУ

1 этап. Выбор команды из памяти.

V 1 РАП:=СчК

V 2 РЧП:=Чт(РАП)

V 3 РК:=РЧП

V 4 СчК:=СчК+n

 

2 этап. Дешифрация кода операции.

 

3 этап. Формирование исполнительного адреса и выбор операндов.

V 5 РАРП:=РК (R1)

V 6 РЧРП:=Чт (РАРП) (выбор адреса первого операнда из РОНов)

V 7 РАП:=РЧРП

V 2 РЧП:=Чт (РАП) (выбор первого операнда из ОП)

V 8 Р1:=РЧП

V 9 РАРП:=РК (R2)

V 6 РЧРП:=Чт (РАРП) (выбор адреса второго операнда из РОНов)

V 7 РАП:=РЧРП

V 2 РЧП:=Чт (РАП) (выбор второго операнда из ОП)

V 10 Р2:=РЧП

 

4 этап. Выполнение операции в АЛУ.

V 11 РС=Р1 операция Р2

 

5 этап. Запись результата.

V 12 РЧП:=РС

V 13 Зп (РАП)=РЧП

 

  Совместим микрооперации во времени.

1 этап. Выбор команды из памяти

V 1 РАП:=СчК

V 2 РЧП:=Чт(РАП)

V 3, V 4 РК:=РЧП, СчК:=СчК+n

 

2 этап. Дешифрация кода операции

 

3 этап. Формирование исполнительного адреса и выбор операндов

V 5 РАРП:=РК(R1)

V 6 РЧРП:=Чт(РАРП)

V 7, V 9 РАП:=РЧРП,РАРП:=РК(R2)

V 2, V 6 РЧП:=Чт(РАП), РЧРП:=Чт(РАРП)

V 7, V 8 РАП:=РЧРП,Р1:=РЧП

V 2 РЧП:=Чт(РАП)

V 10 Р2:=РЧП

 

4 этап. Выполнение операции в АЛУ

V 11 РС:=Р1 операция Р2

 

5 этап. Запись результатов

V 12 РЧП:=РС

V 13 Зп(РАП):=РЧП

 

Получилось всего 13 тактов.

№ Т	Vi
T1	V1
T2	V2
T3	V3,V4
T4	V5
T5	V6
T6	V7,V9
T7	V2,V6
T8	V7,V8
T9	V2
T10	V10
T11	V11
T12	V12
T13	V13

 

Схема Уилкса

0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100

Вначале на РАМК подаётся адрес первой выполняемой микрокоманды(0000). После дешифрации эта микрокоманда считывается из памяти микрокоманды на РМК. При этом управляющий сигнал V1=1, а все остальные =0. Управляющий сигнал V1 поступает на соответствующий вентиль в операционную часть ЦП. И в этом такте срабатывает только одна пересылка.С Счётчика Команд(СчК) будет передана на РАП. Т.к. все остальные управляющие сигналы равны 0, то другие микрокоманды выполняться не будут. В адресной части для данной микрооперации закодирован код 0001,что соответствует адресу ячейки, где хранится следующая, т.е. вторая выполняемая микрокоманда. Далее выполняются аналогичные действия.

 

2.Вертикальное микропрограммное УУ

Здесь совмещение микроопераций невозможно.

№ Т	Vi
Т1	V1
Т2	V2
Т3	V3
Т4	V4
Т5	V5
Т6	V6
Т7	V7
Т8	V2
Т9	V8
Т10	V9
Т11	V6
Т12	V7
Т13	V2
Т14	V10
Т15	V11
Т16	V12
Т17	V13