Микрооперации и микропрограммы

Для пояснения логики функционирования ВМ ее целесообразно представить в виде совокупности узлов, связанных между собой коммуникационной сетью (рис. 11.2).

Процесс функционирования вычислительной машины состоит из последовательности пересылок информации между ее узлами и элементарных действий, выполняемых в узлах. Понятие узла здесь трактуется весьма широко: от регистра до У или основной памяти. Также широко следует понимать и термин «элементарное действие». Это может быть установка регистра в некоторое состояние или выполнение операции в АЛУ. Любое элементарное действие производится при поступлении соответствующего сигнала управления (СУ) из микропрограммного автомата устройства управления. Возможная частота формирования сигналов на выходе автомата определяется синхронизирующими импульсами, поступающими от генератора тактовых импульсов (ГТИ). Элементарные пересылки или преобразования информации, выполняемые в течение одного такта сигналов синхронизации, называются микрооперациями. В течение одного такта могут одновременно выполняться несколько микроопераций. Совокупность сигналов управления, вызывающих микрооперации, выполняемые в одном такте, называют микрокомандой. Относительно сложные действия, осуществляемые вычислительной машиной в процессе ее работы, реализуются как последовательность микроопераций и могут быть заданы последовательностью микрокоманд, называемой микропрограммой. Реализует микропрограмму, то есть вырабатывает управляющие сигналы, задаваемые ее микрокомандами, микропрограммный автомат (МПА).

 

Рис. 11.2. Вычислительнаямашина с позиций микроопераций и сигналов управления

 

 

Способы записи микропрограмм

Для записи микропрограмм в компактной форме используются граф-схемы алгоритмов и языки микропрограммирования.

 

Граф-схемы алгоритмов

 

Граф-схема алгоритма (ГСА) имеет вид ориентированного графа. При построении графа оперируют пятью типами вершин (рис. 3.3).

Начальная вершина (см.рис. 11.3, а) определяет начало микропрограммы и не имеет входов. Конечная вершина (см. рис. 11.3 б), указывает конец микропрограммы, поэтому имеет только вход.

 

 

Рис. 11.3, Разновидности вершин граф-схемы алгоритма: а — начальная; б-конечная; в — операторная; г — условная; д - ждущая

 

В операторную вершину (см. рис. 11.3, в) вписывают микрооперации, выполняемые в течение одного машинного такта. С вершиной связаны один вход и один выход. Условная* вершина (см. рис. 11.3, г) используется для ветвления вычислительного процесса. Она имеет один вход и два выхода, соответствующие позитивному («Да») и негативному («Нет») исходам проверки условия, записанного в вершине. С помощью ждущей вершины (см. рис. 11.3, д) можно описывать ожидание в работе устройств. В этом случае выход «Да» соответствует снятию причины, вызвавшей ожидание.

Граф-схемы алгоритмов составляются в соответствии со следующими правилами:

1. ГСА должна содержать одну начальную, одну конечную и конечное множество операторных и условных вершин.

2. Каждый выход вершины ГСА соединяется только с одним входом.

3. Входы и выходы различных вершин соединяются дугами, направленными от выхода к входу.

4. Для любой вершины ГСА существует, по крайней мере, один путь из этой вершины к конечной вершине, проходящий через операторные и условные вершины в направлении соединяющих их дуг.

5. В каждой операторной вершине записываются микрооперации y соответствующие одной микрокоманде У.

6. В каждой условной вершине записывается один из элементов множества логических условий х.

7. Начальной вершине ставится в соответствие фиктивный оператор у0 а конечной — фиктивный оператор y_k На рис. 11.4 показан пример микропрограммы, записанной на языке ГСА.

Рис. 11.4. Примерг граф-схемы микропрограммы

 

В примере микрокоманда Y₁ инициирует микрооперации y1 и y6 микрокоманда Y₂ – микрооперацию y₂, а Y₃ – микрооперации y₃, y₄ y₅ и y₇

 

Языки микропрограммирования

Для детализированного задания микропрограмм используют языки микропрограммирования. Языки микропрограммирования (ЯМП) обеспечивают описание функционирования ВМ в терминах микроопераций.

Если средства языка ориентированы на запись микропрограммы без привязки к конкретным структурам для реализации этой микропрограммы, то такой ЯМП называют языком функционального микропрограммирования, а соответствующие микропрограммы - функциональными микропрограммами. Функциональная микропрограмма используется как исходная форма для описания функционирования ВМ.

В случае когда средства языка нацелены на описание микропрограмм, привязанных к конкретной реализующей их структуре, ЯМП называют языком структурно -функционального микропрограммирования.

В последующих разделах для описания функционирования ВМ будет использоваться именно язык микропрограммирования, а конкретно вариант ЯМП, предложенный в [25. Орлов С. А. Организация и проектирование цифровых управляющих микроЭВМ и микроВС. М.: Изд-во МО, 1985.475 с.]. Ниже рассматриваются основные средства языка.

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: