Micro Program Are

MICROPROGRAMAREMICROPROGRAMAREMICROPROGRAMAREMICROPROGRAMARE

26.03.2014 Microprogramare 2

ETAPELE DEZVOLTRIIETAPELE DEZVOLTRIIETAPELE DEZVOLTRIIETAPELE DEZVOLTRII Microprogramare

apariie - n jurul anilor 50 concept introdus de Maurice Wilkes - Universitatea

din Cambridge motivaie: elaborarea unor metode i mijloace

tehnice noi pentru proiectarea i construcia unitilor de comand a sistemelor numerice

microprogramarea presupune nregistrarea (memorarea) semnalelor de comand n memorii, ca alternativ la generarea lor de ctre o unitate de comand cablat (sistem secvenial)

semnalele de comand sunt grupate n microinstruciuni


STRUCTURA DE CONTROL STRUCTURA DE CONTROL STRUCTURA DE CONTROL STRUCTURA DE CONTROL MICROPROGRAMATMICROPROGRAMATMICROPROGRAMATMICROPROGRAMAT

Model

Registru ntrziere

Semnale utile Semnale de adres (linii de control)

Decodificare

CLK matricea A matricea B de la bistabil

de condiie



Model matricea A - conine linii de control - dau

semnalele de comand necesar pentru execuia instruciunilor

matricea B - conine linii de adres necesar pentru aflarea instruciunii urmtoare

o linie orizontal reprezint o microinstruciune microinstruciunea se selecteaz conform

adresei din registrul de adrese bistabili de condiie pentru decizie i salt



Model instruciunea - apeleaz o operaie operaia implic secvene de pai =

microoperaii exemple de microoperaii:

transfer registru - registru transfer registru - memorie operaii aritmetice operaii logice etc.



Definiie microprogramarea = controlul unui sistem

numeric prin intermediul unor cuvinte (microinstruciuni) citite secvenial (pas cu pas) din memorie

din microinstruciuni se genereaz semnalele de control pentru funcionarea corect a sistemului numeric

proiectarea - sistematic i flexibil



Termeni emulator = ansamblu de resurse hardware i

software incluse ntr-un calculator cu scopul interpretrii limbajului (setului de instruciuni) altui calculator

firmware = ansamblu de resurse software care prin intermediul microprogramrii preia unele funcii care n mod tradiional revin sistemului de operare (de exemplu BIOS-ul)



Observaie microprogramarea este o tehnic de

proiectare a structurilor numerice - se refer la o modalitate de implementare, la o arhitectur

a nu se confunda cu programarea microprocesoarelor!!!



microadresa urmtoarei rezultatemicroinstruciuni intermediare

datecondiii Registru de Memorie de Elementeexterne microadrese microprogram funcionaleintrri de datecontrol

Registru demicroinstruciuni



Funcii 1. funcia de control - definete i

controleaz toate microoperaiile care trebuie executate

2. funcia de secveniere - determin i controleaz adresa microinstruciunii urmtoare

funciile de regsesc n cuvntul de microinstruciune



Microoperaii selecie operanzi pentru unitatea aritmetico-

logic (ALU) funcia executat de ALU destinaia rezultatului ALU control transport (carry sau borrow) control deplasare (shift) control ntreruperi control intrri / ieiri control resurse hardware


MEMORIA DE MICROPROGRAMEMEMORIA DE MICROPROGRAMEMEMORIA DE MICROPROGRAMEMEMORIA DE MICROPROGRAME tipuri: ROM sau RAM cerin: vitez mare organizare:

1. fiecrui cuvnt de memorie i corespunde o microinstruciune pentru citire se folosete un singur ciclu de acces la memorie

2. un cuvnt conine mai multe microinstruciuni se reduce numrul de accese la memorie crete viteza de lucru

3. memorie mprit n blocuri exist 2 tipuri de microadrese se micoreaz lungimea cuvntului

4. memorie divizat sunt 2 tipuri de microinstruciuni: simple - numr mic de bii complexe - lungime mare, controleaz simultan mai multe

resurse 5. memorie structurat pe 2 nivele:

nanoprograme - microprograme de nivel sczut nanoinstruciuni - microinstruciuni de nivel sczut


SECVENSECVENSECVENSECVENIATOR DE IATOR DE IATOR DE IATOR DE MICROPROGRAMMICROPROGRAMMICROPROGRAMMICROPROGRAM

PUSH/POP4 FE Validare stiv

RE Registru PointerValidare registru Adrese AR stiv SPDate 4 4 4Intrri directe 4 Stiv CLK

S0 D AR F PC 4 x 4S1 MUX y

X0 X1 X2 X3 Numrtor deOR3 microprogramOR2 PCOR1OR0

4

zero

Cn+4Incrementare

PC

OE Cn

y3 y2 y1 y0 microadrese(pt. cascadare)



Generare adres urmtoare adresa urmtoare selectat prin multiplexare:

intrri directe (exterioare) intrri de la registrul de adrese intern intrri de la stiv intrri de la numrtorul de microprogram

(program counter PC) MUX selectat (comandat) cu S1 i S0 registrul de adrese validat cu RE



Generare adres urmtoare numrtorul de microprogram - numrtor pe

4 bii + CLC de incrementare cu 1 (Cn = 1 adresa curent + 1)

stiva 4 x 4 memoreaz adrese de revenire din microsubrutine pointerul de stiv SP indic ultima locaie scris

n stiv combinaiile ntre FE i PUSH/POP asigur

memorarea n, respectiv citirea din stiv ieirile y indic microadresa urmtoare



Generare adres urmtoare intrrile OR pot fora anumite linii de adres

la 1 logic permind astfel realizarea instruciunilor de salt

zero face iniializarea adresei de memorie OE permite trecerea ieirilor de adres n

regim three-state


FORMATUL MICROINSTRUCFORMATUL MICROINSTRUCFORMATUL MICROINSTRUCFORMATUL MICROINSTRUCIUNIIIUNIIIUNIIIUNII

Definiie: formatul microinstruciunii = mprirea microinstruciunii n zone de control numite cmpuri

clasificarea microinstruciunilor: verticale orizontale



microinstruciuni verticale: operaii simple (op) pn la 24 bii compromis ntre lungimea cuvntului i lungimea

microprogramului exemplu:

cod op. cu UCcod op cu MEMcod op. cu I/Ocod op. salt



microinstruciuni orizontale controleaz mai multe resurse n paralel lungime de 64 de bii codificarea microinstruciunii

Controlsecveniere

ControlALU

Control UC ControlMEM

Control I/O Controlceas



microinstruciuni orizontale - codificarea a. fr codificare - fiecare bit = o microcomand

(controleaz o microoperaie)

b. codificare pe un nivel - cmpuri diferite cmpul A cmpul B

Decodificator Decodificator 2 : 4 4 : 16

0 3 0 15



microinstruciuni orizontale - codificarea c. codificare pe 2 niveluri - semnificaia unui

cmp depinde de valoarea altui cmp de control

cmpul A cmpul B cmpul C

Decodificator Decodificator Decodificator 4 : 16 6 : 64 2 : 4



microinstruciuni orizontale - codificarea d. acelai cmp controleaz resurse hardware

diferite, care au funcionare separat n timp; dirijarea cmpului se face cu ajutorul unui cmp separat de control

A/Bvalidare resurs A/B

Decodificator 4 : 16

spre resursele A/B (microoperaii)


IMPLEMENTAREA IMPLEMENTAREA IMPLEMENTAREA IMPLEMENTAREA MICROINSTRUCMICROINSTRUCMICROINSTRUCMICROINSTRUCIUNIIIUNIIIUNIIIUNII

Execuia microinstruciunii 1. citirea C

determinarea adresei urmtoare obinerea datelor i ncrcarea n registrul de

microinstruciuni 2. decodificarea 3. execuia propriu-zis E



Implementarea serie C E C E

I1 I2 pentru creterea vitezei suprapunerea

execuiei microinstruciunii curente cu citirea microinstruciunii urmtoare (probleme la salt)

C E I1C E I2

C E I3



Caracteristica monofaz - polifaz un ciclu principal de execuie a microinstruciunii

poate avea mai multe faze utilizate implementare monofazat:

microinstruciunea dureaz doar o perioad de tact (clock)

semnalele de control - generate simultan cu execuia microinstruciunii

implementare polifaz: fiecare ciclu principal conine cicluri secundare semnalele de comand se genereaz secvenial


MICROPROGRAMAREMICROPROGRAMAREMICROPROGRAMAREMICROPROGRAMARE

Avantaje i dezavantaje avantaje:

flexibilitatea modului de control adaptabilitate uurin n dezvoltare i ntreinere pre mai sczut

dezavantaje: putere limitat a microinstruciunii - pierdere de

performan volum i putere consumat mai mari

Date post:	13-Oct-2015
Category:	Documents
Upload:	alexandru-shapovalov
View:	29 times
Download:	0 times

Micro Program Are

Documents