Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) ( 23 ) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124) (23)

Контроллер последовательности микрокоманд и память микрокоманд образуют микропрограммное устройство управления. По сравнению с однокристальнымиМП секционные МП позволяют разрабатывать более быстродействующие ЭВМ не только за счет биполярной технологии, но и за счет гибкой адаптации структуры, длины слова, специального набора команд проектируемого процессора к классу решаемых задач. Кроме того, иногда только за счет микропрограммирования критичных по времени функций или алгоритма решаемой задачи можно повысить быстродействие в несколько раз по сравнению с его реализацией на командном уровне. Перечисленные достоинства не даются даром, так как, например разработка собственной системы команд требует также разработки программного обеспечения для моделирования, редактирования и загрузки микропрограмм, интерпретирующих систему команд. Кроме того, сам процесс микропрограммирования даже при использовании микроассемблера являетсй более трудоемким из-за более сложных форматов микрокоманд по сравнению с командами, необходимости учета временных диаграмм микрокомандного цикла и изучения других деталей на аппаратном уровне. Однако, несмотря на отмеченные трудности, секционные биполярные МП с микропрограммированием представляют мощное средство для построения микро- и мини-ЭВМ средней и высокой производительности, замены быстродействующих контроллеров, ранее реализованных на основе схем с жесткой логикой, создания спецпроцессоров для обработки сигналов (быстрое преобразование Фурье, цифровая фильтрация), процессоров систем передачи данных и других применений.

Структурная схема типичного секционного МП представлена на рис. 3-17. МП состоит из двух функциональных модулей: микропрограммного устройства управления (МПУУ) и операционного устройства (ОУ), построенного из отдельных секций. МПУУ включает в себя память микрокоманд (ПМК) и контроллер последовательности микрокоманд (КПМК), основным назначением которого является реализация управляющих структур (фрагментов), встречающихся в микропрограммах: линейной последовательности, структуры вида «если р, то X, иначе Y» и структуры вида «пока р, делай X». Для этого контроллер обеспечивает дешифрацию кода операции команды для обращения к первой микрокоманде микропрограммы, интерпретирующей данную команду, формирует адреса следующих микрокоманд: как линейной последовательности микрокоманд в



HSIJ

МПУУ

Шинв aSpm» * lluHB данных

PAMK

1-я секция

1< ПЯсекция

ДШМО

Шит данных

Ж S память, перисре [ ришые устройства [ ,

Рис. 3-17. Структурная схема секционного МП

микропрограмме, так и безусловных и условных переходов, обращения к микроподпрограммам. Кроме того, некоторые контроллеры могут хранить признаки переходов, управлять прерываниями на микропрограммном уровне. Как правило, в микропроцессорный комплект входят БИС контроллеров последовательности микрокоманд.

Память микрокоманд предназначена для хранения микрокоманд, ее емкость и разрядность однозначно определяются набором реализуемых микропрограмм. Путем изменения набора микропрограмм можно гибко ориентировать функциональную направленность МП.

Микропрограммное устройство управления функционирует следующим образом. КОП с регистра команд поступает на вход КПМК, и на выходе регистра адреса микрокоманд (РАМК) контроллера формируется адрес первой микрокоманды выполняемой микропрограммы. Микрокоманда, подлежащая реализации в текущем микрокомандном цикле, считывается из памяти на регистр микрокоманд (РМК). Микрокоманда содержит следующие три основных поля: 1) поле кода микрооперации (КМО), определяющее микрооперации, выполняемые в одном из устройств микро-ЭВМ (АЛУ, память, периферийные устройства); 2) поле, в котором закодированы признаки (КПР), поступающие из операционного устройства в контроллер и анализируемые контроллером при выполнении микрокоманд условного пе-



рехода по данным признакам; 3) поле, в котором содержится код адреса для формирования адреса следующей микрокоманды (АСМК).

После выполнения считанной микрокоманды микрокомандный цикл повторяется.

Обрабатывающая часть МП, или операционное устройство (ОУ), предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций. ОУ собирается из секций процессорных элементов (ПЭ), каждый из которых содержит АЛУ, РОН, аккумулятор А. Кроме того, в процессорный элемент включается дешифратор микрооперации (ДШМО) с целью сокращения числа выводов корпуса и более простого объединения секций. Большинство ПЭ являются 2- и 4-битными, но есть и 8-битные секции. ПЭ работают параллельно, и длина слов может произвольно наращиваться. Одной из особенностей в организации ОУ секционного типа является их вертикальное разбиение вместо традиционного горизонтального. Вертикальное разбиение требует меньшего числа передач кодов между отдельными БИС при обработке данных, меньше микрокоманд, связей. Тип реализуемой микрооперации и регистры ПЭ, участвующие в ее выполнении в качестве источников операндов и приемников результата, указываются в коде микрокоманды. Объединение секций в ОУ иллюстрирует рис. 3-18. Последовательно объединяются входы и выходы цепей переносов, левого и правого сдвигов отдельных секций. Шины данных, адреса, кода микрооперации объединяются параллельно в общую магистраль. По шине данных в секцию передаются операнды из памяти и периферийных устройств ввода информации. Некоторые секции имеют отдельные шины данных для этих устройств, что упрощает задачу построения интерфейса. Из секций результаты выдаются по выходной шине данных, шина адреса используется

Шина данных

Шина данных

нмо (из мпт

Шина адреса

к

к

, [!ерейОс

Перенос

Шиг BnpaSo

1131

Сдвиг Вправо

Сдвиг Влево

-<

Рис, 3-18, Организация ОУ секционного типа



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) ( 23 ) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124)