УА с микропрограммной логикой

В отличие от УА на жёсткой логике (где управляющие сигналы формируются схемами), в микропрограммном управлении управляющие сигналы хранятся в памяти микрокоманд и представляют собой функции переходов и выходов управляющих команд.

Сначала записывается специальное запоминающее устройство, откуда выполняется выборка микрокоманд, и они в свою очередь передаются на дешифратор

Схема УА с программным управлением.

Набор входных значений U(t), Z(t), q(t) можно отожествить с адресом управляющей памяти, в которой хранятся выходные сигналы V(t) и следующее состояние автомата q(t+1). Тактирование автомата осуществляется по синхроимпульсам CLK (CLK= 1-такт, 0 – пауза). Состояние автомата меняется в паузах и определяется набором значений q(t).

Пусть в такте t CLK=1 в РгАМК записаны соответствующие q(t), Z(t), U(t), а регистре микрокоманды находится управляющие сигнал V(t). Тогда в паузе CLK=0 перед тактом t+1 на РгАМК эти значения сохраняются q(t), Z(t), U(t) и из управляющей памяти выбираются сигналы управления V(t+1)= f(q(t), Z(t), U(t)), они записываются в регистр микрокоманды.

При появлении следующего такта CLK=1 на выходе РгМК формируются сигналы V(t+1), которые инициируют выполнение операции в операционном блоке и следующее состояние управляющего автомата. После этого рабочий цикл повторяется.

Тактовый сигнал CLK=1 воздействует так же на операционный блок, тем самым обеспечивая восприятие управляющего сигнала V(t) только в момент такта.

Управляющее ЗУ может быть как постоянным, так и оперативным запоминающим устройством.

14022012 Лекция 3

Поскольку регистр адреса микрокоманды имеет большую разрядность, то и управляющая память должна быть большой ёмкости. При этом очевидно, что большая часть микрокоманд исполняется последовательно, несмотря на формирование различных признаков при выполнении команды. Всё это приводит к тому, что группа адресов ссылается на одну и ту же ячейку памяти следующей команды. Сократить объём управляющей памяти можно, если учесть, что для перехода из состояния q(t) в q(t+1) нет необходимости проверять все сигналы U(t) и Z(t).

Например, необходимо проверить содержимое знака регистра, тогда может появиться следующая ситуация.

Sign=1

2³=8 ссылаются на одну и ту же микрокоманду. При этом фактически при формировании адреса участвует только старший бит – бит признака, а остальные могут принимать произвольные значения. Это и есть пример эффекта большой управляющей памяти. Для устранения такого эффекта используют специальную схему Схема формирования адреса следующей микрокоманды (СФАМК). Она переадресует повторяющиеся адреса микрокоманды в одну ячейку памяти, тем самым сокращая память микрокоманд. Сформировать адреса следующей микрокоманды можно несколькими способами:

1. Принудительное формирование адреса. В микрокоманде есть и операционная часть, и адресная. И адресная часть содержит несколько полей: ТФА (тип формирования адреса), ПФА (поле формирования адреса).

2. Естественная адресация. В этом случае осуществляется безусловный переход от микрокоманды i к микрокоманде i+1 с помощью счётчика, а это позволяет иметь в микрокоманде только операционную часть.