Микропрограммирование

		Рис.4.1

При проектировании цифровых устройств сначала строятся содержательные ГСА, в которых логические условия х_i и микрооперации y_j описываются в содержательных терминах, для чего используется язык функционального микропрограммирования (Ф–язык) или языки структурно-функционального программирования, нацеленные на описание микропрограмм, привязанных к конкретной вычислительной структуре.

В каждой операторной вершине с помощью языка функционального микропрограммирования описывается набор микроопераций, совместно выполняемых в один и тот же момент времени, а в условных вершинах – приходящие в управляющий автомат условные сигналы. Последовательность вершин представляет собой микропрограмму.

Таким образом, относительно сложные действия, осуществляемые вычислительной машиной в процессе выполнения команды, реализуются на основе микропрограммы, состоящей из последовательности микрокоманд. Последовательность выполнения микрокоманд зависит от условий, формируемых в процессе вычислений операционными элементами. При выполнении микропрограммы происходит формирование управляющих сигналов, которые поступают во внутренние узлы процессора, а также на линии внешней магистрали, связывающей процессор с остальными компонентами вычислительной машины. Реализуют микропрограммы, вырабатывая задаваемые микрокомандами управляющие сигналы, микропрограммные автоматы с программируемой или жесткой логикой.

В управляющих автоматах с жесткой логикой каждой микропрограмме соответствует свой набор логических схем с фиксированными связями между ними. Для начала выполнения микропрограммы код операции в регистре команд преобразуется в унитарный код, который активизирует схему, реализующую указанную операцию. Управляющие автоматы с жесткой логикой проектируются на основе предложенного академиком В.М. Глушковым канонического метода, при котором структурный синтез автомата сводится к синтезу комбинационных схем. Разработка устройств управления осуществляется на базе граф-схем алгоритмов, отмеченных в соответствии с моделями абстрактных автоматов Мили (George H. Mealey, 1955) или Мура (Edward F. Moore, 1956).

Автомат с жесткой логикой обеспечивает наибольшее быстродействие при реализации простой системы команд, однако, при расширении набора команд происходит существенное усложнение аппаратной части и схема подвергается значительной переделке. Введение в систему сложных команд приводит к тому, что вместо управляющих автоматов с быстродействующей аппаратной логикой приходится прибегать к более медленным автоматам с программируемой логикой.

Идея устройств управления с программируемой логикой, выдвинутая в 1951 году Морисом Уилксом (M.V.Wilkes), основана на том, что для инициирования любой микрооперации достаточно сформировать на соответствующей линии управляющий сигнал, для чего в регистр микрокоманд из управляющей памяти микропрограмм последовательно считываются микрокоманды, содержащие информацию о сигналах управления. Помимо операционной части в микрокоманде содержится также адресная часть, позволяющая сформировать адрес очередной микрокоманды. Принцип управления с программируемой логикой обеспечивает вычислительной системе дополнительную гибкость: становится возможным изменять систему управления, не конструируя заново аппаратную часть.

Долгое время данная идея не реализовывалась из-за отсутствия быстрой памяти относительно большой емкости. Впервые она была осуществлена в 1962 году в специализированной вычислительной машине “Тетива”, созданной под руководством Н. Я. Матюхина. Устройство управления с программируемой логикой также было использовано в системе IBM 360 разработанной в 1964 году, которая дала начало семейству вычислительных машин с единой архитектурой и сложной системой команд.

Микропрограммирование может также применяться для виртуализации вычислительных ресурсов и поддержки операционных систем путем использования микропрограмм, реализующих основные функции ОС.

Дата добавления: 2014-11-24; просмотров: 763; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!