рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Микропрограммные УУ

Микропрограммные УУ - раздел Компьютеры, Организация ЭВМ и систем Альтернативой Аппаратного Способа Реализации Уу Является Микро­Программное Уп...

Альтернативой аппаратного способа реализации УУ является микро­программное управление, согласно которому сигналы генерируются программой, подобной программе, написанной на машинном языке для ЭВМ. Этотпринципиально иной подход был предложен английским ученым М. Уилксом в начале 50-х годов. Его называют принципом микропрограммного управления. Он позволяет преодолеть сложности реализации УУ с жесткой логикой. В основу принципа микропрограммного управления заложен тот факт, что каждой машинной команде соответствует уникаль­ный код, называемый микрокомандой. Последовательность микрокоманд, реализующих машинную команду, образует микропрограмму. Микропрограммы размещаются в специальной управляющей памяти, называемой памятью микропрограмм. Выполнение команд в процессоре реализуется путем последовательного извлечения микрокоманд из памяти микропрограмм с последующей их дешифрацией для формирования управляющих сигналов, необходимых при выполнении конкретной команды.

Идея заинтересовала многих конструкторов ЭВМ, но на момент возникновения она была нереализуема, поскольку требовала использования быстрой памяти относительно большой емкости. Вернулись к ней в 1964 году, в ходе создания системы 360 фирмой IBM. С этого времени устройства управления с программируемой логикой стали чрезвычайно популярными и были встроены во многие компьютеры.

Структура блока микропрограммного управления (БМУ) с принудительной адресацией микрокоманд (МК) приведена на рис. 4.4.3.1. В состав БМУ входят память микрокоманд (ПМК), регистр адреса микрокоманд (РАМК), регистр

 

4.4.3.1- Структура БМУ с принудительной адресацией МК

 

регистр микрокоманд (РМК), дешифратор микроопераций (ДшМО), генератор тактовых сигналов (ГТС).

Код операции (КОП) поступает из ОП системы на регистр кода операции (РКОП), который задает начальный адрес микропрограммы. Адрес микропрограммы формируется устройством формирования адреса МК (УФАМК) и хранится в РАМК. По этому адресу из памяти микрокоманд (ПМК) БМУ считывается микрокоманда и фиксируется в регистре МК (РМК).

Микрокоманда содержит два основных поля:

 

Код микрооперации (КМО) Адрес следующей МК (АСМК)

 

КМО дешифрируется и преобразуется в набор сигналов y1…ym, управляющих функционированием процессора. Поле адреса следующей микрокоманды заносится в УФАМК, в результате чего производится выборка следующей МК.

Структурная схема БМУ, использующего естественную адресацию микрокоманд, показана на рис. 4.4.3.2. Последовательное чтение слов из управляющей памяти обеспечивается счетчиком микропрограмм (СчМК). При каждой загрузке в регистр команд (РК) новой машинной команды в счётчик загружается выходное значение из блока формирования начального адреса. После этого на очередном такте производится автоматическое приращение содержимого СчМК для выбора из управ­ляющей памяти очередной команды. Благодаря этому управляющие сигналы по­ступают в разные части процессора в необходимой, для выполнения конкретной команды, последовательности и в нужные моменты времени.

Для поддержки ветвления в микропрограммах блок формирования начального адреса имеет входы, на которые заводятся коды условий (флаги) из регистра признаков и внешние сигналы, например, сигналы прерываний. Необходимые проверки кодов условий выполняются с по­мощью микрокоманд условного перехода.

 

 

4.4.3.2- Структура БМУ с естественной адресацией МК

 

На формирователь начального адреса в этом случае возлагает­ся дополнительная функция - генерирование адреса перехода. По указанию мик­рокоманды этот блок загружает в счетчик СчМК новый адрес. Для поддержки услов­ных переходов на входы данного блока подаются не только КОП команды с РК, но и сигналы с внешних входов, а также коды условий.

В БМУ с естественной адресацией МК после выборки очередной микрокоманды из управляющей памяти происходит приращение значе­ния СчМК. Естественный порядок выборки МК нарушается в следующих случаях:

- если в РК загружается новая команда, в счетчик СчМК загружается начальный адрес ее микропрограммы;

- когда в последовательности выбираемых МК встречается микрокоманда перехода и условие пере­хода выполняется, в СчМК загружается адрес перехода;

- в случае появления микрокоманды “Останов” в СчМК загружается адрес микропрограммы для последующего выполнения очередной машинной команды.

 

 

БМУ с принудительной адресацией используются чаще, чем БМУ с естественной адресацией. Их общим достоинством является то, что замена одной системы команд на другую производится путем установки памяти микропрограмм с новой прошивкой. Кроме того, легко осуществляется эмуляция системы команд любого серийно выпускаемого процессора, что особенно важно при разработке контроллеров и специализированных ЭВМ. В этом случае можно использовать наработанное системное программное обеспечение серийной машины для отладки программ новой ЭВМ. Кроме того, микропрограммное управление позволяет легко создавать проблемно ориентированную систему команд в терминах управляемого объекта. Например, система команд для управления роботом - манипулятором может состоять из следующих команд: “Вправо”, “Влево”, “Поднять”, “Опустить”, и т.д. При использовании таких команд процесс написания программ для специализированной ЭВМ становится простым и может производиться оператором робота - манипулятора.

 

4.5. Структурно - функциональная организация классического процессора

В состав процессора (см. рисунок 4.5.1) входят арифметико- логическое устройство (АЛУ), регистры общего назначения (РОН), устройство управления (УУ), а также интерфейс ОП и ПУ. Операнды из памяти и данные из периферийных устройств передаются через внешнюю двунаправленную магистраль данных, формируются буферным регистром данных (БРД) и помещаются на внутреннюю магистраль данных (и команд).

Выполнение некоторой программы начинается с загрузки счетчика команд (СчК) начальным адресом. Содержимое СчК передается в буферный регистр адреса (БРА) и используется для выборки команды из памяти. Команда по магистрали данных поступает в РК. Поле КОП команды дешифрируется ДшКОП (используется для выборки микропрограммы из ПЗУ микрокоманд) и служит для формирования сигналов, управляющих ходом выполнения команды, а также для формирования внешних управляющих сигналов шины управления (ШУ). Адресная часть команды передается в РгАоп для выборки операндов. Операнды передаются из памяти по внешней ШД, помещаются на внутреннюю магистраль процессора и, в зависимости от типа команды, заносятся либо в аккумулятор, либо в один из РОН, либо в регистр операнда РгОп. Результаты выполнения команд с выхода сумматора поступают в магистраль данных и далее пересылаются либо в память, либо в один из регистров процессора (А или РОН).

После завершения процесса исполнения текущей команды, содержимое СчК модифицируется и производится выборка следующей команды.

В качестве внешних управляющих сигналов используются выходные сигналы чтения (Чт) и записи (Зп) для управления памятью (формируются при выполнении команд обращения к памяти), сигналы ввода (Вв) и вывода (Выв) (формируются при выполнении команд обращения к УВВ); входной сигнал запрос прерывания ЗПр, обеспечивающий прерывание выполнения основной программы и переход к выполнению подпрограммы, соответствующей внешнему запросу. Часто в процессорах формируют сигналы внутренних прерываний (например, при попытке деления на нуль или при недопустимых переполнениях).

Указатель стека УС предназначен для адресации стековой памяти, которая чаще всего реализуется в некоторой области оперативной памяти. Эта область определяется либо операционной системой, либо программистом путем загрузки начального адреса области стека в УС.


 
 


 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Организация ЭВМ и систем

Содержание... ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЭВМ Этапы развития ЭВМ Характеристики ЭВМ...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Микропрограммные УУ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Этапы развития ЭВМ
Идея использования программного управления для по­строения устройств, автоматически выполняющих арифмети­ческие вычисления, была впервые высказана английским мате­матиком Ч. Бэббиджем в 1833 г. Одн

Характеристики ЭВМ
Важнейшими характеристиками ЭВМ являются быстродействие и производительность. Эти характеристики тесно связаны. Быстродействие характеризуется числом команд, выполняемых ЭВМ за одну секунду. Быстро

Обобщенная структура ЭВМ
  Обобщенная структура ЭВМ приведена на рисунке 1.4.1. В состав ЭВМ входят: запоминающие устройства (ЗУ), процессор, устройства ввода и вывода (УВВ). Процессор предназначен д

Структура ЭВМ на основе общей шины
  При организации ЭВМ на основе общей шины (ОШ) взаимодействие между ее устройствами осуществляется через общую шину, к которой подключены все устройства, входящие в состав ЭВМ.

Структура ЭВМ на основе множества шин
По такому принципу построены современные компьютеры. На рисунке 1.4.3.1 показана 2-х шинная структура ЭВМ, в которой выделена одна шина для памяти, а вторая шина используется для подключения устрой

Принцип программного управления
Принцип программного управления заключается в том, что алгоритм вычислений (например, вычисление некоторого выражения) представляется в виде упорядоченной последовательности команд, преобразующих и

Принцип хранимой в памяти программы
Принцип хранимой в памяти программы был предложен Дж. фон Нейманом в 1945 году. Этот принцип стал основой современных машин. В соответствии с этим принципом команды хранятся в памяти, также как и д

Обобщенный формат команд
Команды в ЦВМ могут быть одноадресными, двухадресными и трехадресными (в машинах с так называемой естественной адресацией команд). Формат одноадресной команды следующий:

Процессоры с принудительным порядком выполнения команд
Упрощенная структура процессора с принудительной адресацией команд приведена на рисунке 2.4.1. Рису

Процессоры с естественной адресацией команд
Упрощенная структура процессора с естественной адресацией команд приведена на рисунке 2.4.2. Рисуно

Прямая адресация
    При прямой адресации

Регистровая адресация
    Регистровая адресация

Косвенная адресация
  При косвенной адресации в адресной части команды указывается адрес ячейки памяти, в которой находится адрес операнда (косвенная адресация - это адресация адреса). Косвенный

Непосредственная адресация
В поле адреса команды находится не адрес, а сам операнд. В отличие от других типов адресации, при выполнении команд с непосредственной адресацией отсутствует дополнительный цикл обращения в память

Относительная (базовая) адресация
Адрес операнда определяется как сумма содержимого адресного поля команды и некоторого числа, называемого базовым адресом. Базовый адрес является косвенным. Для указания его адреса в команде предусм

Индексная (автоинкрементная или автодекрементная) адресация
При обработке больших массивов данных, выбираемых последовательно друг за другом, нет смысла каждый раз обращаться в память за новым адресом.Для этого достаточно автоматически менять содержимое спе

ОЗУ с произвольным доступом
  В оперативных ЗУ с произвольным доступом (Random Access Memory - RAM) запись или чтение осуществляется по адресу, указанному регистром адреса (РА). Информация, необходимая дл

Организация динамической памяти
Структура микросхем динамической памяти (DRAM) в целом близка к структуре микросхем статической памяти. Однако для уменьшения количества выводов в микросхемах динамической памяти используетс

Особенности микросхем синхронной динамической памяти
Описанная динамическая память управляется в асинхронном ре­жиме. Она тактируется только управляющими сигналами RAS и CAS и момент готовности микросхемы к обмену информацией с процессо

Основные характеристики ЗУ
1. Емкость памяти. Является важнейшей характеристикой ЗУ любого типа. Она определяет максимальное количество информации, которое может в ней храниться. Емкость может измеряться в битах, байтах или

ОЗУ магазинного типа (стековая память)
  Cтековая память широко используется в ЭВМ для запоминания содержимого регистров процессора (контекста прерываемой программы), при обработке запросов на прерывания и вызове подпрогра

Ассоциативные ЗУ
Всовременных вычислительных системах широкоиспользуются операция поиска информации. При использовании обычной памяти с адресным принципом доступа к данным эта операция занимает много времени, поско

Обобщенные структуры процессоров с непосредственными и магистральными связями
Основными функциями процессора являются: - организация обращений в ОП за командами и операндами; - дешифрация и выполнение команд; - инициация работы периферийных устройс

Декомпозиция процессора на УА и ОУ
Основу процессора составляют устройство управления (УУ) и арифметическое устройство (арифметико-логическое устройство- АЛУ) (см. рисунок 4.2). Устройство управления реализует функции управления ход

АЛУ для сложения и вычитания чисел с фиксированной запятой
Операция сложения в АЛУ обычно сводится к арифметическому сложению кодов чисел путём применения инверсных кодов - дополнительного или обратного для представления отрицательных чисел. Обратный код и

Методы ускорения умножения
Методы ускорения умножения делятся на аппаратурные и логические. Как те, так и другие требуют дополнительных затрат оборудования. При использовании аппаратурных методов дополнительные затраты обору

Особенности операций десятичной арифметики
Арифметические операции над десятичными числами (сло­жение, вычитание, умножение, деление) выполняются аналогич­но операциям над целыми двоичными числами. Основой АЛУ десятичной арифметики является

Аппаратные УУ
Управляющие устройства с жесткой логикой представляют собой логические схемы, вырабатывающие распределенные во времени управляющие сигналы. В отличие от управляющих устройств с хранимой в памяти ло

Рабочий цикл процессора
Функционирование процессора состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует выполнению либо целой команды, либо её части. Завершив рабочий цикл процессор переходит к выполн

Понятие о слове состояния процессора
В ходе функционирования процессора постоянно меняется состояние его внутренних регистров. Сигнал “Запрос на прерывание”, а также команда “Вызов подпрограммы” приводят к прекращению выполнения основ

Процедура выполнения команд перехода (условного и безусловного)
При естественной адресации адрес следующей команды получается из адреса выполняемой команды увеличением его на шаг адресации (1, 2, 4 и т.д. в зависимости от количества байт в команде). Производитс

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги