Микропрограммный автомат с программируемой логикой 3 0 3
Идея заинтересовала многих конструкторов ВМ, но была нереализуема, по­скольку требовала использования быстрой памяти относительно большой емкости. Вновь вернулись к ней в 1964 году, в ходе создания системы IBM 360. С тех пор устройства управления с программируемой логикой стали чрезвычайно популяр­ными и были встроены во многие ВМ. В этой связи следует упомянуть запатенто­ванный академиком В. М. Глушковым принцип ступенчатого микропрограммиро­вания, который он впервые реализовал в машине «Проминь».
Принцип управления по хранимой в памяти микропрограмме
Отличительной особенностью микропрограммного автомата с программируемой логикой является хранение микрокоманд в виде кодов в специализированном за­поминающем устройстве — памяти микропрограмм. Каждой команде ВМ в этом ЗУ в явной форме соответствует микропрограмма, поэтому часто устройства уп­равления, в состав которых входит микропрограммный автомат с программируе­мой логикой, называют микропрограммными.
Типичная структура микропрограммного автомата представлена на рис. 6.8. В составе узла присутствуют: память микропрограмм (ПМП), регистр адреса мик­рокоманды (РАМ), регистр микрокоманды (РМК), дешифратор микрокоманд (ЦшМК), преобразователь кода операции, формирователь адреса следующей мик-. рокоманды (ФАСМ), формирователь синхроимпульсов (ФСИ).
3 0 4 Глава 6. Устройства управления
Запуск микропрограммы выполнения операции осуществляется путем переда­чи кода операции из РК на вход преобразователя, в котором код операции преоб­разуется в начальный (первый) адрес микропрограммы^. Этот адрес поступает через ФАСМ в регистр адреса микрокоманды. Выбранная по адресу Ап из ПМП микрокоманда заносится в РМК. Каждая микрокоманда в общем случае содержит микрооперационную (МО) и адресную (А) части. Микрооперационная часть мик­рокоманды поступает на дешифратор микрокоманды, на выходе которого образу­ются управляющие сигналы, инициирующие выполнение микроопераций в ис­полнительных устройствах и узлах ВМ. Адресная часть микрокоманды подается в ФАСМ, где формируется адрес следующей микрокоманды Аш.Этот адрес может зависеть от адреса на выходе преобразователя кода операции Ли, адресной части текущей микрокоманды А и значений осведомительных сигналов (флагов) X, по­ступающих от исполнительных устройств. Сформированный адрес микрокоман­ды снова записывается в РАМ, и процесс повторяется до окончания микропро­граммы.
Разрядность адресной (#а)и микрооперационной (Ямо) частей микрокоман­ды определяются из соотношений
(6.1) (6,2)
где ΝΜΚ— общее количество микрокоманд; NCy— общее количество формируе­мых сигналов управления.
В свою очередь, необходимая емкость памяти микропрограмм равна
Кодирование микрокоманд
Информация о том, какие сигналы управления должны быть сформированы в про­цессе выполнения текущей МК, в закодированном виде содержится в микроопе­рационной части (МО) микрокоманды. Способ кодирования микроопераций во многом определяет сложность аппаратных средств устройства управления и его скоростные характеристики. Применяемые в микрокомандах варианты кодирова­ния сигналов управления можно свести к трем группам: минимальное кодирование (горизонтальное микропрограммирование), максимальное кодирование (верти­кальное микропрограммирование) и групповое кодирование (смешанное микро­программирование). Структуры микропрограммных автоматов при различных способах кодирования микроопераций показаны на рис. 6.9 [12,28].
При горизонтальном микропрограммировании (см. рис. 6.9, а) под каждый сиг­нал управления в микрооперационной части микрокоманды выделен один разряд (#мо ~NCy)3ro позволяет в рамках одной микрокоманды формировать любые сочетания СУ, чем обеспечивается максимальный параллелизм выполнения мик­роопераций. Кроме того, отсутствует необходимость в декодировании МО и выходы регистра микрокоманды могут быть непосредственно подключены к соответству­ющим управляемым точкам ВМ. Широкому распространению горизонтального микропрограммирования тем не менее препятствуют большие затраты на хране­ние микрооперационных частей микрокоманд (ЕМ(у NMK * #су)причем эффек-
Hosted by uCoz