Устройства управления с программируемой логикой

Схема микропрограммного управления изображена на рис. 2.1.4. Управляющие сигналы V i, соответствующие каждый своей микрооперации, будут поступать в операционный блок(АЛУ, ПЗУ, ОЗУ) с управляющей матрицы С. Матрица С, управляющая, и матрица S – память микропрограмм, представляют собой ПЗУ. В простейшем случае ПЗУ реализуется как горизонтальные и вертикальные шины, связанные между собой в нужных точках через диоды или перемычки, прожигаемые при программировании в процессе изготовления микропроцессорной БИС. Чтобы не загромождать рисунок, элементы связи между горизонтальными и вертикальными шинами ПЗУ - диоды или перемычки - показаны условно в виде жирных точек. Вертикальные выходные шины матрицы С являются линиями управляющей, шины операционного блока. Каждая линия соответствует одному из управляющих сигналов микроопераций V 1, V 2,..., V i,..., V m. Появление сигналов на шине инициирует выполнение соответствующей микрооперации в АЛУ. Вертикальные шины матрицы S устанавливают определенный код в регистре номера (адреса) микрокоманды РгНМК. В момент поступления синхросигнала дешифратор Дш в соответствии с l-разрядным кодом на РгНМК возбуждает одну из 2ⁿ горизонтальных шин (на рис. 2.1.4 - это шина номер 3, она показана жирной чертой). Когда горизонтальная шина возбуждена, она, в свою очередь, возбуждает отмеченную точкой (или отмеченные точками) вертикальную (вертикальные) шину управления матрицы С, задавая, таким образом, последовательность управляющих сигналов, соответствующих набору микроопераций, выполняемых в данном машинном такте ТТj. Одновременно эта горизонтальная шина возбуждает соответствующие вертикальные шины матрицы S, устанавливая в РгНМК номер горизонтальной шины и тем самым номер микрокоманды, которая должна выполняться в следующем такте ТTj+1. Таким образом, задаётся набор микроопераций, то есть микропрограмм, выполняемых в данном цикле. Задержка введена для устранения «гонок» сигналов. Ветвление в микропрограмме, то есть условный переход по некоторому условию, реализуется триггером условия, принимающим состояние и выдающим сигнал, зависящий от результата проверки в АЛУ условия (значения входного осведомительного сигнала или логической функции входных сигналов), заданного в предыдущем (одном из предыдущих) такте. В зависимости от того, выполняется или не выполняется проверяемое условие, триггер Тг возбуждает одно из ответвлений горизонтальной шины в матрице S, тем самым задавая тот или иной номер следующей микрокоманды.

Рисунок 2.1.4. Схема микропрограммного управления

Матрицы С и S могут быть реализованы в виде памяти микропрограмм (микрокоманд) - ПМК, в которой отдельные слова соответствуют микрокомандам, иначе говоря, горизонтальным шинам, а точки на этих шинах - значениям «логическая 1» в соответствующих разряда r этих слов. Для хранения микропрограмм естественно использовать постоянные памяти (память только для считывания), так как после разработки и проверки микропрограммы практически не изменяются. Кроме того, ПЗУ обладают большим быстродействием, чем ЗУ с произвольным обращением, что весьма существенно для ПМК, так как в процессе выполнения команды выполняемой программы задачи производится много обращений к ПМК за очередными микрокомандами. При проектировании устройств управления метод микропрограммирования упрощает разработку самой МПС, изготовление, наладку и эксплуатацию, а также снижает стоимость аппаратуры. Ценность микропрограммирования в УУ с программируемой логикой управления (с «гибкой» логикой) состоит и в том, что каждый пользователь может сконструировать себе из микропрограмм тот набор команд, который наиболее годен для его конкретной задачи. Переход от одного набора команд к другому достигается путем простой замены информации в ЗУ без каких-либо переделок в аппаратуре. Это достигается применением вместо постоянного ЗУ ПМК программируемого либо перепрограммируемого ЗУ (РПЗУ или ППЗУ соответственно). Возможна также замена БИС ПЗУ на ПЗУ с другой микропрограммой.

К числу микропроцессорных комплектов, в которых устройства управления реализованы в виде отдельного узла с использованием ПЗУ или РПЗУ в качестве памяти микрокоманд, относятся секционные (секционируемые) МП БИС серий К583, К584 К587, К589, К1800, КР1802, К1804, К1883.