Декомпозиция дискретного преобразователя на операционный и управляющий блоки. Управляющий блок с жесткой и программируемой логикой работы. Микропрограммирование.


Декомпозиция дискретного преобразователя на операционный и управляющий блоки. Модель дискретного преобразователя Глушкова предполагает разделение операционного автомата на 2 слабо связанных автомата, названных операционный и управляющий. Операционный автомат выполняет преобразования данных. управляющий автомат обеспечивает последовательные выполнения команд программы.

Операционный блок – это автомат предназначенный для выполнения функционально-полной системы операций преобразования данных. Избыточность операций определяется требованием эффективности заданного класса задач.

Классификация операционного блока: 1) Логические операции (по разрядные) — (конъюнкция, дезъюнкция, исключающая или, отрицание); 2) Арифметические операции (многоразрядные) – (сложение, вычитание, сравнение); 3) Мультипликативные операции – (умножение, деление); 4) Операции сдвигов – (арифметический, циклический, логический); 5) Операции с плавающей запятой.

Управляющие автоматы строятся по 2м принципам: 1) управляющий автомат с эесткой логикой работы (аппаратная реализация), 2) упр автомат с хранимой в памяти логикой (программная реализация). Функционирование УБ может быть представлено как выдача последовательностей управляющих сигналов в зависимости от КОП для ОБ или управляющих сигналов для ЗУ.

Классификация операционного блока

Управляющий блок с жесткой логикой работы. Это последовательное устройство вырабатывающее распределенные во времени управляющие функциональные сигналы. Выдает последовательности команд каждая из которых состоит из микроопераций.

Язык микроопераций – используется для описания функционирования УБ.

Микрооперация – это элементарная операция и приводит в действие за 1 тактовый интервал и приводит в действие один управляющий алгоритм.

Микрокоманда: совокупность микроопераций выполняемы за 1 тактовый интервал.

Микропрограмма – последовательность микрокоманд каждая из которых выполняется за 1 (свой) такт.

РгК – регистр команд, ДШКК – дешифратор кода команды, СхФМк- схема формирования микро команд. ДШТ – дешифратор тактов (номера), СчТ – счетчик тактов, Q+ — сброс счетчика.

Схема ФМк – в зависимости от текущей команды формирует последовательность микрокоманд каждая из которых соответствует микрооперации.

Управляющий блок с программируемой логикой работы. Это последовательная схема вырабатывающая распределенные во времени управляющие функциональные сигналы задаваемые содержимым микропрограммной памяти.

Управляющий блок с программируемой логикой работы

1) Код операции X’ совместно с состоянием ОБ X’’ задает адрес ячейки управляющей памяти, где храниться микропрограмма. Определяют первую МК микропрограммы. 2) С приходом dH адрес фиксируется в регистре адреса МК, который определяет новое содержимое РгМК. Это содержимое извлекается из микропрограммной памяти (ПМП). 3) В специальном поле микрокоманды кодируется часть адреса следующей микрокоманды в последовательности микрокоманд (принудительная адресация микрокоманд). 4) С приходом последнего тактового сигнала фиксируется адрес новой микропрограммы. Если отказаться от принудительной адресации микрокоманд, то необходимо предусмотреть формирование разрядов Q+ специальной схемой ФАМК. В этом случае микрокоманды могут исполняться последовательно и предусматриваться наличие микрокоманд условного перехода. Функциональная схема:

Замечание: управляющая память (МПП) может допускать загрузку содержимого. Это позволит оперативно изменять логику работы исполняющего блока (подгрузить новую систему команд или же той же самой системе команд изменить функции преобразования данных).

Принципы микропрограммирования.

clip_image006Различают следующие способы формирования адреса следующей микрокоманды (МК): 1) Принудительный; 2) Способ естественной адресации (необходимо вводить аналог команды условного, безусловного перехода). Пример для первого случая на рисунке. Способы формирования управляющих функциональных сигналов: 1) Вертикальное микропрограммирование – в МК кодируется несколько микроопераций задаваемых номером. Необходимы дешифраторы для преобразования номера микрооперации в микрооперацию. Увеличивается длина микропрограммы. 2) Горизонтальное микропрограммирование – каждому разряду МК ставиться в соответствие одна микрооперация. Сколько разрядов – столько микроопераций. Недостаток – большой объем управляющей памяти (ПМП).

3) Смешанное микропрограммирование – наиболее распространено. Часто используемые МК кодируются горизонтальным способом, реже используемые и несовместимые во времени кодируются вертикальным способом.