Реализация ассемблера

Формат микрокоманд,Адресация микрокоманд.

   Принципы построения универсального МПА в миниатюре повторяют структуру устройств управления ЭВМ, распространяя идеи построения машин с внутренним хранением управляющих слов (команд) на более низкую ступень - выполнение микропрограммы.
   Универсальные МПА обладают возможностью формирования любых последовательностей управляющих сигналов, позволяющих обеспечить одновременное выполнение любого числа микроопераций в любом сочетании из числа реализуемых на операционном автомате.
   Кроме того, использование стандартной структуры для построения МПА значительно облегчает и существенно ускоряет процесс проектирования.
   Микропрограмма в таком автомате существует в виде упорядоченной совокупности кодов микрокоманд, хранящихся в специальных постоянных запоминающих устройствах (МПЗУ).
   Любая микрокоманда должна содержать сведения о наборе микроопераций, выполняемых под ее воздействием (операционная часть микрокоманды) и адрес хранения очередной микрокоманды (адресная часть микрокоманды) (рис. 3.1.).

Рисунок №3.1
 

   Кодирование микроопераций (МО) в микрокоманде может выполняться по одному из 3-х вариантов:мона посмотреть в лекциях схемки, если надо
      1) горизонтальное кодирование;
      2) вертикальное (максимальное) кодирование;
      3) смешанное кодирование.
   При горизонтальном кодировании за каждой микрооперацией в составе операционной части микрокоманды (ОЧМК) закрепляется свой разряд. Единичное значение разряда характеризует выполнение микрооперации в текущей микрокоманде, а нулевое - ее отсутствие.
   Вертикальное кодирование предусматривает выделение для каждой МО отдельного многоразрядного кода, разрядность n которого определяется общим числом N различных МО реализуемых в операционном автомате, причем

n = 1 + int  log2N

   Поскольку для первого способа кодирования длина ОЧМК может быть велика (при большом N), а второй способ при минимальной длине ОЧМК не позволяет включать в микро-команду более одной микрооперации и требует применения достаточно сложных дешифраторов, чаще всего используется третий компромиссный вариант - смешанное кодирование.
   Суть его в следующем: операционная часть разбивается на ряд операционных полей.
   Их число определяется максимальным количеством одновременно выполняемых МО в одной микрокоманде. С каждым полем связана группа несовместных микроопераций (которые никогда не выполняются одновременно). Внутри каждого поля кодирование осуществляется вертикальным способом. Это позволяет с одной стороны иметь практически любую комбинацию МО в составе микрокоманды, с другой стороны, вертикальное кодирование внутри полей уменьшает общую длину ОЧМК, а более короткие коды приводят к упрощению дешифраторов ОЧ микрокоманды.
   В зависимости от способа указания адреса очередной микрокоманды различают универсальные МПА с принудительным и естественным порядком следования микрокоманд.

3.1. Принудительная адресация микрокоманд.

Также мона посмотреть в лекции, картинки вроде похожи 8)

   При этом способе адресации адрес очередной микрокоманды (МК) указывается в каждой текущей микрокоманде. Этот адрес может задаваться безусловно, или же выбираться в зависимости от условия, определяемого текущими значениями осведомительных сигналов, что позволяет реализовать разветвления в микропрограммах.
   Если ограничиться проверкой в каждой микрокоманде только одного логического устройства условия xi из множества Х, то структура адресной части МК может иметь вид приведенный на рис.3.2. Естественно, что микропрограммы, содержащие участки с одновременной проверкой нескольких логических условий должны быть соответствующим образом преобразованы.

   Поле Nx(1.k) содержит код номера логического условия xi, значение которого анализируется текущей микрокомандой. Разрядность этого поля может быть определена по формуле (3.1.).
   Адресные поля А0 и А1 определяют адрес следующей МК в зависимости от значения поверяемого осведомительного сигнала. Если в поле Nx содержится нулевой код, т.е. Nx - 1 <>0, то при xi=0 следующей выполняется МК с адресом записанным в поле А0, а при xi=1 - с адресом из поля А1. Безусловный переход определяется заданием в поле Nx нулевого кода, а адрес перехода при этом выбирается из поля А0. Длина адресных полей p зависит от количества МК в микропрограмме и может быть определена с использованием формулы (3.1.)
   На рис.3.3. показана структурная схема универсального МПА с двумя адресными полями.

Рисунок №3.3
 

   По коду операции КОП заносимому в регистр адреса микрокоманды РАМК из программного запоминающего устройства МПЗУ выбирается первая МК микропрограммы и заносится на время исполнения в регистр микрокоманды РМК.
   Коды микроопераций на операционной части МК дешифруются с помощью дешифратора микроопераций ДШМО и поступают на управляющие входы операционного автомата, который реализует требуемые действия.
   Адрес следующей МК формируется в зависимости от значения поля условий Nx.
   С помощью мультиплексора MS1, на адресный вход которого поступает код из поля Nx,выбирается необходимый сигнал xi, значение которого управляет переключением входов мультиплексора MS2. При нулевом значении xi на РАМК передается информация из поля А0 адресной части МК, а при xi=1 - из поля А1. Таким образом обеспечивается выборка следующей МК с требуемым адресом.
   Другой вариант МПА с принудительной адресацией предполагает использование в адресной части кроме поля Nx только одного адресного поля А. При этом алгоритм формирования адреса очередной микрокоманды несколько изменяется.
   При ненулевом Nx - i <> 0 следующей выполняется микрокоманда с исполнительным адресом, определяемым суммарным значением анализируемого входного сигнала и содержимого адресного поля А.

А исп. = А + xi

   т.е. ветвление происходит по соседним адресам. Формирование суммы производится с помощью сумматора комбинационного типа. Структура микропрограммного автомата с одним адресным полем приведена на рис.3.4.

Рисунок №3.4
 

3.2. Естественная адресация в МПА.

Также мона посмотреть в лекции, картинки вроде похожи 8)

   Естественный порядок следования микрокоманд предусматривает выборку очередной МК из ячейки памяти с адресом на 1 больше адреса ячейки содержащей текущую МК. При таком способе адресации роль формирователя адреса следующей микрокоманды и РАМК может выполнять обычный счетчик адреса; а необходимость в адресной части МК фактически отпадает. МК в этом случае содержит только операционную часть и называется операционной микрокомандой (ОМО). Однако в этом случае возможна реализация алгоритмов (микропрограмм) имеющих линейную структуру, т.е. без разветвлений.
   Для обеспечения возможности реализации микропрограмм с разветвлениями на МПА с естественной адресацией вводится дополнительный формат МК - управляющие (УМК), содержащие только адресную часть УМК содержит поле кода номера проверяемого логического условия Nx и поле адреса А очередной МК, к которой осуществляется переход при выполнении этого условия. В случае невыполнения условия адрес следующей МК равен текущему, увеличенному на единицу.
   Безусловные переходы реализуются с помощью УМК содержащих нулевой код номера логического условия.
   Для различения УМК и ОМК в обоих форматах применяется одноразрядное поле признака.
   Структура МПА с естественным порядком следования МК приведена на рис.3.5.

Рисунок №3.5
3.3. Методика проектирования универсальных МПА.

   Отличительная особенность универсальных МПА - предопределенность их структуры. Состав функциональных узлов, их связь друг с другом заранее известны и определяются принятым форматом микрокоманды и способом адресации МК. Благодаря этому существенно упрощается процесс проектирования. Поскольку структура универсального МПА слабо зависит от конкретной микропрограммы, возможно четкое разделение труда между схемотехниками и программистами, что повышает качество разработки.
   Исходными данными для проектирования любого, в том числе и универсального МПА являются:
      · предварительный состав функциональных узлов операционного автомата с перечнем выполняемых на них микроопераций;
      · микропрограмма или набор исходных микропрограмм управления работой операционного автомата (объекта);
      · система логических и запоминающих элементов;
      · критерии оценки качества разработки.
   При проектировании универсального МПА решаются задачи:
      · оптимизация микропрограммы с учетом конкретных особенностей реализации МПА;
      · выбор способа кодирования МК;
      · определение структуры и формата МК;
      · размещение программы в МПЗУ - микропрограммирование;
      · построение логической схемы МПА.