Cтраница 2
Микропрограммы ППММ ССС-2 написаны на языке микрокода. Основу зтого языка составляет набор микрокоманд. [16]
Программно-аппаратная вычислительная машина моделируется микропрограммой, выполняемой на специальной аппаратной микропрограммируемой вычислительной машине. Язык этой машины состоит из набора микрокоманд чрезвычайно низкого уровня, которые обычно задают простые передачи данных между оперативной памятью и быстрыми регистрами, между самими регистрами и из регистров через обрабатывающие устройства, такие, как сумматоры и умножители, в другие регистры. На основе этого простого набора команд, пишется специальная микропрограмма, которая определяет цикл интерпретации и элементарные операции желаемой вычислительной машины. Эта микропрограмма моделирует работу желаемой машины на мик ропрограммируемой опорной машине. Обычно микропрограмма размещается в опорной машине в специальной памяти, допускающей только считывание информации, и выполняется ее аппаратурой с большой скоростью. [17]
Эти микропроцессоры не имеют фиксированного набора команд, а имеют только набор микрокоманд, что позволяет ( хотя это связано с определенными трудностями для широкого пользователя) реализовать микропрограммным путем оптимальный для данной задачи набор команд и отдельных процедур. [18]
При этом должно быть обеспечено не только согласование требуемых последовательностей управляющих слов каждого уровня, но и их выполнение во временных циклах. Описываемая микроЭВМ характеризуется гибкой, перестраиваемой архитектурой, перестройка которой осуществляется выбором наборов микрокоманд и синхропрограмм в матричных накопителях. Эта особенность архитектуры позволяет на одном и том же базовом кристалле организовать две существенно различные архитектуры; процессор обработки команд программы пользователя и процессор для вычисления трансцендентных функций и выполнения арифметических операций с плавающей запятой. Процессор логических операций также отличается по архитектуре в соответствии с системой используемых микрокоманд и синхропрограмм. [19]
При этом для выполнения операций требуется несколько обращений в МПЗУ - микропрограммное управление ( МПУ) требует большего времени, чем аппаратное. Его важным достоинством является возможность вносить изменения в систему команд управления МП путем составления соответствующих микропрограмм как наборов микрокоманд. Поскольку МПУ более сложное, в МПК входит специализированная БИС микропрограммного управления, а в собственно МП входит дешифратор микрокоманд. [20]
Первой виртуальной машиной является аппаратная ЭВМ, снабженная микропрограммным обеспечением. Для придания большей гибкости ЭВМ вместо чисто аппаратной реализации ряда устройств все чаще используется программно-аппаратный подход, который предполагает аппаратуру, снабженную набором микрокоманд более низкого уровня. Путем написания специальных микропрограмм моделируется виртуальная ЭВМ с желаемым набором команд, который можно значительно изменять и пополнять после изготовления ЭВМ. Микропрограммное моделирование иногда называют эмуляцией. [21]
Различают два способа организации микропрограммного управления: горизонтальное и вертикальное микропрограммирование. При горизонтальном микропрограммировании каждый двоичный разряд микрокоманды непосредственно управляет одной или несколькими микрооперациями. В этом случае отпадает необходимость в использовании DCMK - Набор возможных микрокоманд в таком БУО составляет 2П, где п - число различных микроопераций или разрядов для представления микрокоманды. В современных ЦВМ величина га может достигать нескольких сотен. Такое многообразие сочетаний выполняемых микроопераций позволяет создать широкий набор операций и строить наиболее эффективные программы. Однако, с другой стороны, это многообразие проявляется как недостаток горизонтального микропрограммирования, так как значительное число возможных операций оказывается лишенным смысла. Рассмотрим пример микропрограммы при горизонтальном микропрограммировании. [22]
Выполнение макрокоманды заключается в выполнении одной из микроподпрограмм, образующих содержимое управляющей па-мяти. Обычно выполнение последовательности микрокоманд разделяется на несколько этапов, чтобы можно было разделять общий микрокод. На каждом этапе для выполнения конкретной требуемой функции последовательно выполняется набор микрокоманд. Затем для определения следующего выполняемого этапа дешифрируются код операции или другие поля команды. [23]
По способу программирования различают микропроцессоры, функционирование которых определяется программой или микропрограммой, записанной в ЗУ. В первом случае устройство управления содержит дешифратор команды, который в каждом такте машинного времени вырабатывает совокупность микрокоманд, определяющих работу всех устройств микропроцессора. За несколько тактов выполняется последовательность микрокоманд, обеспечивающая реализацию поступившей команды. Во втором случае набор микрокоманд соответствует более простым действиям и поэтому более эффективен для решения определенного класса задач, так как обеспечивает более высокое быстродействие. [24]
Запоминающее устройство микрокоманд хранит определенный набор микрокоманд, необходимых для реализации заданного набора команд спецвычислителя. Оно обычно реализуется на основе памяти постоянного типа. Регистр микрокоманд хранит код текущей микрокоманды на время ее исполнения. Схема состояния управляет процессом считывания микрокоманд, необходимых для реализации соответствующей команды, вырабатывает тактирующие импульсы и реагирует на сигналы прерывания. С целью уменьшения разрядности регистра микрокоманд хранение всего набора микрокоманд каждой команды осуществляется в нескольких последовательных ячейках запоминающего устройства ( ЗУ) микрокоманд. [25]
ОП поступают управляющие сигналы, по которым производится выборка или занесение операндов. Дешифрация кода операции приводит к преобразованию и выдаче набора управляющих сигналов в блоки и узлы ЦВМ. Набор управляющих сигналов изменяется по мере выполнения операции в течение одного рабочего такта с помощью разрешающих тактовых импульсов. Счетчик тактовых импульсов через дешифратор тактов управляет работой логических схем преобразователя сигналов кодов операции и микроопераций. Счетчик команд по окончании операции прибавляет единицу к номеру предыдущей команды и вырабатывает номер следующей очередной команды, которую следует получить из ОП и занести в регистр очередной команды. Такой способ формирования адреса следующей команды называется естественным. Принудительный способ формирования команд заключается в задании адреса следующей команды в адресной части предыдущей команды. Вторая структура У У ( рис. 12 - 2) строится по принципу формирования управляющих сигналов с использованием постоянной программы, находящейся в ПЗУ. При этом каждой из операций соответствует набор микрокоманд, образующих микропрограмму выполнения кода операции. Подобные УУ получили название микропрограммных. [26]