Микропрограммное управление

Устройство управления микропроцессором

Чтобы обеспечить автоматические вычисления по программе, процессор должен уметь выполнять еще ряд дополнительных действий:

· извлекать из памяти очередную команду;

· расшифровывать ее и преобразовывать в последовательность стандартных элементарных действий;

· заносить в АЛУ исходные данные;

· сохранять полученный в АЛУ результат;

· обеспечивать синхронную работу всех узлов машины.

Для выполнения этих функций служит устройство управления (УУ).

УУ содержит несколько важных регистров для хранения информации, необходимой в ходе выполнения текущей команды.

Регистр команды – служит для размещения текущей команды, которая находится в нем в течение текущего цикла процессора.

Кроме этого, имеются регистры, содержащие адрес команды, счетчик адреса команды, адреса операндов, операнды и результаты выполнения команды.

8.Вопросы:

1. Определение микропроцессора. Краткое описание.

2. Структура микропроцессора.

3. Характеристика микропроцессора.

4. Сопроцессоры.

5. Параметры микропроцессоров.

6. Команды микропроцессора.

7. Микропроцессоры с архитектурой RISC.

8. Микропроцессоры с архитектурой CISC.

9. Первые процессоры фирмы Intel.

10. Основные технические характеристики микропроцессора 80486.

Тема 13:

"Микропрограммное управление

процессором"

Содержание:

1. Микропрограммное управление
2. Различия между аппаратным и микропрограммным управлениями
3. Вопросы

Микропрограммное управление с использованием загружаемой УП позволяет расширять или даже менять состав команд ЭВМ.

Микропрограммное управление в ЕС-1033 сочетается с элементами аппаратурного управления. Это диктуется либо необходимостью повышения скорости передачи информации при относительно простом алгоритме управления (например, в селекторных каналах), либо стремлением ускорить выполнение операций с одновременным уменьшением объема микропрограмм. Последнее наиболее ярко проявляется в работе процессора. Ряд сложных анализов информации в нем реализован аппаратурно. Используется также и такой прием, когда часть управляющей информации формируется непосредственно в процессе реализации алгоритма.

Микропрограммное управление процессором в своей основе имеет традиционную схему и состоит из памяти микропрограмм БОПО - БОПЗ (Рисунок 60), системы дешифрирования содержимого операционных полей и выработки микроприказов (сигналов микроопераций), входящей в состав блока режимов работы и блока формирования адреса следующей микрокоманды (адреса БОП), который осуществляет выбор пути дальнейшего выполнения микропрограммы.

Микропрограммное управление с использованием загружаемой УП позволяет расширять или даже менять состав команд ЭВМ.

Микропрограммное управление обеспечивает выполнение каждой команды в замкнутом цикле из двух фаз: выборки и выполнения. Микропрограммная выборка заканчивается получением адресов операндов, извлечением операндов из памяти процессора и получением адреса микропрограммы выполнения данной машинной команды. Выполнение операции АЛУ по функции, указанной в микрокоманде, заканчивается передачей результата с выхода АЛУ на регистры локальной или оперативной памяти процессора.

Микропрограммное управление операциями позволяет формировать систему команд ЦВМ так, что она будет в максимальной степени учитывать специфику решаемых задач. Изменение состава команд при этом не требует изменения состава технических средств машины. Кроме того, при микропрограммном управлении возможен программный доступ к любому узлу ЦВМ, что упрощает наладку и диагностику таких ЦВМ. Структура БУО в этом случае проста и однородна и не зависит от характера решаемых задач. Перестройка микропрограммного БУО сводится к записи в ОЗУ новой последовательности двоичных кодов. Однако микропрограммное управление требует дополнительных затрат времени на обращение к ОЗУ для считывания кодов, их расшифровки и подготовки к считыванию следующего кода.

Микропрограммное управление имеет следующие особенности.

Рисунок 69 - Временная диаграмма нении разрядной сетки машины, для возможного процесса прерывания нии на ноль, появлении запрещенного программы кода операции или несуществующего.

Микропрограммное управление позволяет упростить структуру, улучшить возможности диагностики и ремонтопригодности устройства управления. При микропрограммировании каждую команду разделяют на ряд элементарных действий. Необходимая последовательность микрокоманд заносится в постоянное ЗУ, обладающее регулярной, легко контролируемой структурой.

Микропрограммное управление осуществляется следующим образом. По коду адреса ПЗУ2 в регистр микрокоманд принимается 37-разрядное число, содержащее до четырех адресов микрокоманд.

Микропрограммное управление выполняет свои задачи так.

Микропрограммное управление должно работать значительно быстрее управления 3.22. макропрограммами.

Микропрограммное управление основано на программах, записанных в ПЗУ ЭВМ. Программная информация в ПЗУ записывается при изготовлении ЭВМ и определяет возможности внешнего уровня программного управления.

Микропрограммное управление подразделяется на статическое и динамическое. При статическом управлении микрокоманды размещаются в постоянной памяти, которая обладает большим быстродействием, что имеет существенное значение, так как в процессе работы происходит много обращений к памяти за микрокомандами. Такая память используется только для считывания, так как микропрограммы практически мало изменяются. Динамическое микропрограммное управление использует для записи микрокоманд оперативную память. Это позволяет оперативно изменять микропрограммы, меняя тем самым функциональные свойства конкретных машин. Следует иметь в виду, что быстродействие оперативной памяти меньше по сравнению с постоянной памятью, что ведет к снижению производительности ЭВМ.

Микропрограммное управление основано на замене управляющих логических схем специальной программой, хранящейся в ПЗУ. При таком управлении каждая команда разделяется на ряд элементарных этапов, получивших название микроопераций. Последовательность микрокоманд, выполняющих одну команду (операцию), представляет собой микропрограмму. Для характеристики временных соотношений между различными этапами операции используется понятие машинный такт, определяющий интервал времени, в течение которого выполняется одна или одновременно несколько микроопераций.