3.5. Блок микропрограммного управления
Назначение БМУ – формирование адреса следующей МК при выполнении программы, хранимой в ЗУ, и команд на пересылку в МП операндов, над котрыми производятся различные операции.
3.5.1. Формат микрокоманды микропрограммы (мкмПр)
МКМПр состоит из 24 разрядов и делится на 3 части: операционную (разряды 1-9), управляющую (разряды 10-19) и адресную (разряды 20-24).
Операционная частьМКМПр содержит код МК микропроцессора (МП), управляет его работой и при считывании из ЗУ вводится через ПЛМ в регистр микроопераций МП.
Управляющая часть МКМПр выполняет две функции: координирует работу узлов установки, включая МП, и служит в качестве операндов (данных) над котрыми АЛУ производит операции.
В первом случае назначение отдельных разрядов управляющей части МК следующее:
10 – свободный (предназначен для младшего разряда операнда);
11, 13 – соответственно управление входом и выходом переноса АЛУ;
12 – управление выходом младшего разряда ДР;
14, 15 – соответственно управление занесением информации в выходные регистры адреса и информации;
16 – управление младшим разрядом ДР при ускоренном умножении;
17 – обращение во входной регистр данных за операндом при делении;
18 – признак операнда;
19 – конец МП.
При выполнении управляющей частью МК второй функции операнды располагают с 10-го по 17-й разряд МК включительно, причем младший разряд операнда заносят в 10-й разряд, а старший – в 17-й. операнды также хранятся в ЗУ и при составлении микропрограммы необходимо установить 1 в 18-м разряде признака операнда.
Адресная часть МКМПр содержит адрес, который указывает в двоичном коде номер ячейки ЗУ, где хранится следующая микрокоманда.
3.5.2. Структура бму
Можно выделить три составных части БМУ: формирователи синхроимпульсов,информационно-управляющих сигналовиадреса.
Формирователь синхроимпульсов предназначен для создания управляющих импульсов, координирующих работу блока памяти (БП) и внутренних узлов БМУ при выполнении микропрограммы. В его состав входят коммутатор К на ЛЭ И-НЕ, управляемый тумблером РАБОТА-ЗАПИСЬ, набор ЛЭ, JK-триггер и мультивибратор (рис. 3.8).
Рис. 3.8
Формирователь информационно-управляющих сигналов служит для хранения управляющей части МК микропрограммы в течение рабочего такта, а также для выработки сигналов управления входом переноса АЛУ (упр. вх. ПАЛУ) и выходом регистрации данных (упр. RGD) и адреса (упр.RGA) микропроцессора, строб для считывания операнда (делителя) из входного регистра данных (строб ШВх) при делении двоичных чисел и сигнала, оповещающего о конце выполнения микропрограммы (КОНЕЦ). Формирователь включает в себя десятиразрядный регистрRG, собранный наD-триггерах, и пять ЛЭ И-НЕ (рис. 3.9).
Рис. 3.9
Формирователь адреса позволяет сформировать код, указывающий номер ячейки запоминающего массива, в котором хранится следующая МК микропрограммы. Формирователь содержит пятиразрядный счетчик СТ последовательного типа выполненный на DRS-триггерах, коммутатор К на ЛЭ И-НЕ и комбинационную схему управления тактовым Т-входом СТ (рис. 3.10).
Рис. 3.10
3.5.3. Принцип работы бму
В режиме РАБОТА коммутатор К формирователя
синхроимпульсов открыт и с выходов
снимаются импульсы
.
Управляющая и адресная части МПр
заносятся синхроимпульсом СИ2 в регистрRGформирователя
информационно-управляющих сигналов и
в счетчик СТ формирователя адреса (по
синхронным входамS1-S5).
Формирование информационно-управляющих
сигналов.Сигналы для управления
занесением информации в выходные
регистры данных (упр.RGD)
и адреса (упр.RGA)
микропроцессора, а также сигнал КОНЕЦ
считываются синхроимпульсом СИ4 из
регистраRG(рис. 3.9). сигналы
управления входом переноса АЛУ МП (упр.
вх. ПАЛУ) и считыванием делителя из
входного регистра данных МП (строб ШВх)
поступают в течение всего рабочего
такта. Сигнал строб ШВх в виде импульса
отрицательной полярности формируется
при установке тумблера РЕЖИМ РАБОТЫ
МИКРОПРОЦЕССОРА в положение ДЕЛЕНИЕ и
при наличии сигнала Р17 = 1. При пересылке
операндов из БП в МП действие всех
сигналов за исключением сигнала окончания
микропрограммы блокируется, так как
при этом
и ЛЭ И-НЕ заперты.
Формирование адреса следующей МК МПр. При умножении и делении двоичных чисел в БМУ анализируются признаки выполняемой операции, которые МП индицирует в него: младший разряд ДР (ДР0) и выходной перенос АЛУ (ПВых). Опрос этих значений производится синхроимпульсом СИ4 (рис. 3.10). Если ПВых = 0 или ДР0 = 0, то на Т-вход адресного счетчика СТ поступает единичный сигнал и его состояние остается неизменным. С выходов СТ снимается занесенный код адреса следующей МК. Если же ПВых = 1 и Р13 = 1 или ДР0 = 1 и Р12 = 1, то на выходе комбинационной схемы управления Т-входом во время рабочего такта формируется отрицательный импульс, в конце которого содержимое счетчика увеличивается на +1. С его выходов снимается модифицированный код адреса.
Пересылка операндов из ЗУ в МП. Как указывалось выше, операнды, над которыми производятся действия хранятся в том же ЗУ, что и управляющая информация. Для занесения их в регистры МП необходимо в разряде 18 признака операнда МКМПр записать 1, а сам операнд расположить в следующей ячейке ЗУ. Действие сигнала Р18 = 1 проявляется в следующем.
В формирователе синхроимпульсов отпираются элементы 2, 3, в результате чего с выходов элемента 4 снимается сигнал СИ1 + СИ2, элемента 5 – сигнал СИ2 + СИ4 и элемента 6 – сигнал СИ3 + СИ4. С помощью JK-триггера и элемента 7 формируется сигнал считывания из ЗУ в виде импульса положительной полярности.
В формирователе информационных сигналов
с помощью сигнала
блокируется действие разрядов 11, 14, 15,
17 управляющей части МКМПр, а в формирователе
адреса – комбинационной схемы управления
счетчиком.
Контрольные вопросы
Какие узлы входят в состав БС? Как выполнен и для чего предназначен задающий генератор? Что служит основой для построения РИ? Как работает счетчик Грея? Какие функции выполняет дешифратор? Из каких элементов состоит УУ? Каковы особенности его работы в режиме непрерывных и одиночных импульсов?
Каковы правила построения микропроцессора на основе микропроцессорных секций? Как устанавливается позиция секций? Как соединены выходы сдвигателей обеих секций? Что выведено на выходные гнезда микропроцессора?
Для чего предназначены боки входных и выходных регистров? Каков их состав? В чем сходство и отличие блоков входного регистра данных и регистра микрокоманд? Для чего служат гнезда СТРОБ? Каковы особенности построения выходных регистров? Как выполнены и работают светодиодные индикаторы? В чем проявляются особенности работы регистров в микрокомандном и микропрограммном режимах?
Каков состав блока памяти? Каковы особенности построения и управления ЗУ, регистров адреса и информации? Как происходит запись информации в ЗУ? Каким образом адресуется информация в ЗУ при ее считывании из регистра информации? В чем состоят особенности блока памяти в режиме контрольного чтения? Как работает блок памяти в режиме выполнения программы?
Для чего предназначен БМУ и какие функции он выполняет? Какие составные части включает в себя микрокоманда микропрограммы? Каково функциональное назначение отдельных разрядов операционной части микрокоманд? Как в ней размещаются операнды? Какова структура БМУ, состав отдельных частей БМУ и выполняемые ими функции? Какие информационно-управляющие сигналы формируются в БМУ и каким образом они формируются? Как работает БМУ при формировании адреса следующей микрокоманды? В чем проявляются особенности работы БМУ при пересылке операндов?