Описание слов, шин, регистров

Основным элементом данных, с которым оперирует микропрограмма, является слово.

Описание слова состоит из названия (идентификатора) и разрядного указателя. Идентификатором может быть произвольная последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы. Разрядный указатель состоит из номеров старшего и младшего разрядов слова, разделенных горизонтальной чертой (дефис). Номер старшего разряда записывается слева от черты, а номер младшего — справа. Указатель заключается в круглые скобки. Так, описание слова, представляющего 32-разрядный адрес_исп = а₃₁, а₃₀,..., а₀ записывается в виде А_исп(31- 0). Разрядный указатель может опускаться, если это не вызывает недоразумений (например, если слово уже было описано раньше).

В структуре вычислительной машины важную роль играют шины. Шиной называется совокупность цепей, используемых для передачи слов. Одна цепь обеспечивает передачу бита информации. Описание шины, как и слова, состоит из идентификатора и разрядного указателя. Например, описание 32-разрядной шины адреса имеет вид ША(31-0).

Описание регистра также включает в себя названия регистра и разрядного указателя. Приведем примеры. Так, пусть команда имеет длину 32 бита и состоит из 8-разрядного кода операции, 4-разрядного поля способа адресации и 20-разрядного поля адреса. Тогда описание регистра команды выглядит следующим образом: РК (31-0), а описания его отдельных элементов и соответственно полей команды имеют вид: РК(31-24), РК(23-2О), РК(19-О). Вместо номеров разрядов в разрядном указателе можно записывать наименование поля слова. Тогда два первых поля регистра команды могут быть представлены так: РК(КОП), РК(СА).

Описание 32-разрядного регистра РПЗ для хранения чисел с плавающей запятой, где число состоит из трех полей: s (поле знака мантиссы, бит 31), р (поле порядка, биты 30-23) и m (поле мантиссы, биты 22-0), задается в виде РПЗ(31 • 30--23 • 22-0) или РПЗ(s • р • m). Здесь точка обозначает операцию составления целого слова из его частей.

 

Описание памяти, слова памяти

В самом общем виде описание памяти емкостью 1000 16-разрядных слов имеет вид: ПАМ [000: 999] (15-0). Здесь ПАМ — стандартное название памяти. Мы в дальнейшем будем использовать следующие идентификаторы памяти: ОП (основная память), ОЗУ (модуль оперативного запоминающего устройства), ПЗУ (модуль постоянного запоминающего устройства). В квадратных скобках записывается адресный указатель (слева от двоеточия адрес первого, а справа - адрес последнего слова памяти). Наконец, в круглые скобки заключается разрядный указатель слова (все слова памяти имеют одинаковую разрядность).

Примеры.

Описания модулей ОЗУ, содержащих по 1 Кбайт (1024 байта):

03У1 [0000: 1023](7-0); 03У2[1024: 2047](7-0).

Описания модулей ПЗУ, содержащих по 8192 32-разрядных слова:

ПЗУ1[000016: 0FFF16](0-31), ПЗУ2[100016: lFFFl6](0-31).

Здесь адреса слов указаны в шестнадцатеричном коде, в каждом слове старший разряд имеет номер 0, а младший - 31.

Описание слова памяти поделено на две части: идентификатор области памяти и адресный указатель слова (в квадратных скобках). Допускается символическая запись адреса, а также косвенное указание адреса слова.

Примеры описаний слов памяти: 03У1[211], или 03У1 [Аисп], или 03У1[(РАП)], где А_исп- символический адрес, (РАП) - косвенный адрес, значение которого содержится в регистре РАП.

 

Описание микроопераций

Здесь под микрооперацией понимается элементарная функциональная операция, выполняемая над словами под воздействием одного сигнала управления, который вырабатывается устройством управления ВМ. В зависимости от количества преобразуемых слов (операндов) различают одноместные, двухместные и трехместные микрооперации.

Описание микрооперации складывается из двух частей, разделяемых двоеточием

 

МЕТКА: МИКРООПЕРАТОР.

Метка — это обозначение сигнала управления, вызывающего выполнение микрооперации. Метка принимает два значения: 1 - микрооперация выполняется, 0 - не выполняется.

Микрооператор определяет содержимое производимого элементарного действия (микрооперации).

Например, микрооператор записи в регистр С результата сложения слов из регистров А и В имеет вид:

 

РгС(15-О): =РгА(15-0) + РгВ(15-0),

 

а полное описание микрооперации принимает форму

 

у15: РгС(15-0): РгА(15-0) + РгВ(15-0).

 

Здесь указано, что микрооперация инициируется сигналом управления у15.

Для повышения наглядности записей желательно, чтобы метка сигнала управления несла смысловую нагрузку. Например, для микроопераций выдачи информации идентификатор метки сигнала можно начинать с буквы «В», а для приема — с буквы «П» метку для микрооперации пересылки из регистра РА в регистр РВ можно записать в виде РАРВ.

Микрооператор по форме записи представляет собой оператор присваивания. Выражение справа от знака присваивания (: =) называется формулой микрооператора. Формула определяет вид преобразовагния, производимого микрооперацией, и местоположение преобразуемых операндов. Слева от знака присваивания в микрооператоре указывается приемник результата реализации формулы.

В соответствии с формулой микрооператора будем различать следующие классы микроопераций.

Микрооперация установки - присваивание слову значения константы.

Например, ПРгХ РгХ(s • m): 0; ПРгС: с(7-0): = 3110.

Микрооперации передачи — присваивание слову значения другого слова, в том числе с инверсией передаваемого слова.

Примером простого присваивания может служить микрооперация БпУп СК: = РА. Здесь микрооператор описывает занесение в счетчик команд содержимого регистра адреса (адресного поля регистра команды), то есть реализацию перехода в командах безусловного и условного перехода, что и отражает идентификатор сигнала управления.

Другие примеры микроопераций пересылки:

 

Первый микрооператор описывает пересылку 16-разрядного слова из регистра РгХ в регистр РгУ с сохранением расположения разрядов, а второй — с «разворотом» исходного слова.

Микрооперации передачи числа с плавающей запятой, имеющего поля знака s, порядка р и мантиссы m, а также передачи знака с инвертированием, имеют вид:

 

 

Если регистры связаны между собой не непосредственно, а через шину, которая используется многими источниками и приемниками данных, то передача слова между ними возможна при одновременном выполнении двух микроопераций и описание принимает вид:

ВРгВ: ША: =РгВ; ПРгА: РгА: = ША

или

ПРгА, ВРгВ: РгА: =ША: РгВ.

Здесь метки одновременно формируемых сигналов управления перечисляются через запятую и образуют микрокоманду.

Микрооперации составления слова — обеспечивают получение целого слова - большой разрядности из нескольких малоразрядных слов.

Пусть в 16-разрядный регистр А нужно передать слово, старшие разряды которого содержатся в 8-разрядном регистре В, а младшие - в 8-разрядном регистре С. Соответствующую микрооперацию можно описать так:

ПРгА: РгА(15-0): = РгВ(7-0) • РгС (7-0),

где точка (•) - знак присоединения.

Операция присоединения предназначена для присоединения значения слова, указанного справа от знака операции, к значению слова, расположенного слева от знака операции.

Микрооперации сдвига служат для изменения положения разрядов слова. Положение разрядов изменяется путем перемещения каждого разряда на несколько позиций влево или вправо.

Микрооперации сдвига слова в аккумуляторе, например, могут быть описаны в следующих формах:

• R 2 A K: АК(15-0): = РС(1-0) • АК(15-2) — сдвиг на два разряда вправо с введением в два старших освобождающихся разряда содержимого двух младших разрядов регистра PC;

• L 1AK АК(15-0): = АК(14-0) • 0 — сдвиг на один разряд влево с занесением в освобождающийся разряд нуля;

• R2AK(15-0): РС(15-0): = АК(15) • АК(15) • АК(15-2) - арифметический сдвиг слова вправо на два разряда с загрузкой в старшие освобождающиеся разряды знака.

Для сокращения записи микрооперации сдвига используются две процедуры:

• Rn(A) — удаление п младших правых разрядов из слова А, то есть сдвиг значения на п разрядов вправо;

• Ln(A) — удаление п старших левых разрядов из слова А, то есть сдвиг значения на п разрядов влево.

Использование этих процедур приводит к представлению ранее рассмотренных микрооператоров в форме:

Микрооперация счета — обеспечивает изменение значения слова на единицу:

+1СК: СК: =СК+1.

Микрооперация сложения — служит для присваивания слову суммы слагаемых:

СлАд: РАП: =ИР + РА

Логические микрооперации — присваивают слову значение, полученное поразрядным применением функций И (^), ИЛИ (v), исключающее ИЛИ к парам соответствующих разрядов операндов:

Микрооперация двоичного декодирования — состоит в преобразовании n-разрядного двоичного позиционного кода А в 2-разрядный унитарный код В. В унитарном коде только один разряд принимает единичное значение, а все остальные равны нулю. Номер разряда К, который принимает значение 1, определяется значением кода А= а_n-1, а_n-2, …, а₀ ,

.

Принято следующее условное обозначение: В: = decod (A).

 

Комментарии к микрооперациям

Микрооперации могут снабжаться произвольными комментариями. Комментарии записываются справа от микрооперации и заключаются в угловые скобки. Например,

+1СК: =СК: = СК+1 < Увеличение содержимого СК на единицу>

Совместимость микроопераций

Совместимостью называется свойство совокупности микроопераций, гарантирующее возможность их параллельного выполнения Различают функциональную и структурную совместимости. Пусть S1 S2, S3 S4 — подмножества слов из множества 5. Тогда микрооперации и: = называются функционально совместимыми, если Ш, то есть если микрооперации присваивают значения разным словам. В функциональных микропрограммах, описывающих алгоритмы выполнения операций без учета структуры вычислительной машины, одновременно могут выполняться только функционально совместимые микрооперации.

 

 

⇐ Предыдущая1234

Поделиться: