Принцип микропрограммного управления

Работа ЭВМ заключается в последовательном преобразовании цифровой информации, которое осуществляется в операционном устройстве (ОУ).

Функционально и структурно ОУ подразделяется на две части: операционный автомат (ОА) и управляющий автомат (УА).

Для ОУ характерно наличие аппаратно реализованных элементарных операций, называемых микрооперациями. Множество микроопераций должно быть таким, чтобы этих элементарных операций было достаточно для выполнения всех более сложных операций, возложенных на ОУ.

Все операции более сложные, чем микрооперации выполняются по принципу микропрограммного управления, состоящему в следующем

1. Любая операция рассматривается как сложное действие, требующее выполнения определенной последовательности микроопераций над словами цифровой информации. Причем порядок следования микроопераций может зависеть от обрабатываемых данных.

2. Собственно микрооперации выполняются в ОА под воздействием управляющих сигналов , формируемых в УА.

3. Для управления последовательностью микроопераций состояния ОА отображаются множеством сигналов, называемых сигналами логических условий (или логическими условиями), которые в зависимости от результатов преобразования информации принимают значения “истина” или “ложь” (1 или 0).

4. Процесс выполнения операции в ОУ описывается в форме алгоритма, представленного в терминах микроопераций.

- множество входных слов, вводимых в автомат в качестве операндов.

-множество выходных слов, представляющих результаты выполнения операций.

- множество сигналов, инициирующих выполнение микроопераций.

- множество логических условий, отражающих состояния ОА.

ОА осуществляет хранение информации, задающей исходные, промежуточные и конечные результаты преобразования информации, осуществляет преобразование информации, а так же вычисляет значения логических условий.

УА отображает информацию о ходе выполнения операции, вырабатывает сигналы инициирующие выполнение микроопераций.

Структурная схема автомата Мура на жесткой логике

Структурная схема автомата Мура состоит из следующих цифро­вых узлов (Рисунок 3.16):

Память состояний (ПС), де­шифратор состояний (DC), комбинационная схема фор­мирования сигналов управ­ления элементами памяти состояний (КС_F), комбина­ционная схема формирова­ния выходных сигналов ав­томата (КС_У). Взаимодейст­вие узлов автомата следую­щее. Автомат находится в некотором состоянии a_m, код которого Ka_m в виде значений Q на вы­ходе триггеров памяти состояний (ПС) подается на вход дешифратора состояний (DC), на выходе которого собственно и формируются зна­чения переменных a_m. На выходах комбинационной схемы КС_У формируются микрокоманды У, а на выходах схемы КС_F формируются значения функций управления элементами памяти, которые обеспечивают переход автомата в новое состояние a _s при поступлении импульса синхронизации С на вход синхронизации ПС.

На рис.3.18 приведены временные диаграммы, поясняющие работу автомата Мура. Находясь в некотором состоянии a _i автомат вырабаты­вает выходной сигнал (микрокоманду) y_j ,соответствующий этому состоя­нию. В это же время формируются сигналы управления элементами памяти D _i , которые определяют следующее состояние автомата в зависимости от теку­щего и значений логи­ческих условий x _i. При поступлении на вход синхронизации авто­мата положительного фронта импульса С, ав­томат переходит в но­вое состояние, определяемое значениями D _i на входах триггеров Т₂ Т₁ Т₀.