Микропрограммирование
Дата последнего обновления файла 22.08.2005
Микропрограммирование
Все действия микропроцессора и сигналы на его выводах определяются последовательностью микрокоманд, подаваемых на управляющие входы блока обработки сигналов. Эта последовательность микрокоманд называется микропрограммой.
При изучении принципов работы ОЗУ и ПЗУ приводились временные диаграммы, которые необходимо сформировать, для того, чтобы записать или прочитать необходимую информацию. Выберем одну из этих диаграмм:
Рисунок 1. Временные диграммы считывания
Любую временную диаграмму формирует микропроцессор. Устройство микросхемы, на примере которой мы будем формировать необходимые для работы сигналы рассматривалось при обсуждении блока обработки сигналов. По принципиальной схеме блока обработки сигнала можно определить формат микрокоманды, управляющей этим блоком.
Работа любого цифрового устройства начинается с заранее заданных начальных условий. Эти начальные условия формируются специальным сигналом RESET (сброс), который формируется после подачи питания на схему. Договоримся, что сигнал сброса микропроцессора будет записывать в регистр программного счетчика PC нулевое значение. (Это условие справедливо не для всех процессоров. Например, IBM совместимые процессоры при сбросе микросхемы записывают в программный счётчик значение F0000h.)
Выполнение любой команды начинается с её считывания из системной памяти (ОЗУ или ПЗУ). Необходимые для этого микрокоманды подаются на входы управления БОС из блока микропрограммного управления БМУ, как только снимается сигнал сброса со счётчика микрокоманд БМУ. При считывании однобайтной команды достаточно считать из системной памяти только код операции и выполнить эту операцию. Временная диаграмма этого процесса приведена на рисунке 2. Последовательность операций, которые необходимо выполнить микропрограмме, показана стрелочками. Для считывания следующей команды микропрограмма запускается заново.
Рисунок 2. Временные диаграммы сигналов считывания команд из системной памяти.
Для того, чтобы считать код операции из системной памяти, необходимо выставить на шине адреса адрес этой команды. Этот адрес хранится в счетчике команд PC. Скопируем его в регистр адреса RA, выходы которого подключены к шине адреса:
Поля микрокоманды БОС | ||||||
N | Описание | константа | источник A | источник B | команда | приёмник |
1) | PCH -> RAH | 1111 1111 | 1111 | 1010 | 0011 0 0 | 1100 |
2) | PCL -> RAL | 1111 1111 | 1111 | 1011 | 0011 0 0 | 1101 |
Поля микрокоманды БОС | ||||||
N | Описание | константа | источник A | источник B | команда | приёмник |
3) | const -> CR | 1111 1101 | 1111 | 1111 | 0011 0 0 | 1110 |
Поля микрокоманды БОС | ||||||
N | Описание | константа | источник A | источник B | команда | приёмник |
4) | data -> RI | 1111 1111 | 1100 | 1111 | 1100 0 0 | 1001 |
5) | const -> CR | 1111 1111 | 1111 | 1111 | 0011 0 0 | 1110 |
Поля микрокоманды БОС | ||||||
N | Описание | константа | источник A | источник B | команда | приёмник |
6) | PCL+1 -> PCL | 1111 1111 | 1011 | 1111 | 1100 1 0 | 1011 |
7) | PCH+C -> PCH | 1111 1111 | 1010 | 1111 | 1100 1 0 | 1010 |
Например, если была считана команда MOV A, R0, то следующая микрокоманда будет выглядеть следующим образом:
Поля микрокоманды БОС | ||||||
N | Описание | константа | источник A | источник B | команда | приёмник |
9) | R0 -> ACC | 1111 1111 | 0000 | 1111 | 1100 0 0 | 1000 |
Рассмотрим ещё один пример. Пусть из системной памяти считывается команда безусловного перехода JMP 1234. Первые восемь микрокоманд совпадают для всех команд микропроцессора. Различие наступает начиная с девятой команды, которая зависит от конкретной инструкции. При выполнении команды безусловного перехода необходимо считать адрес новой команды, который записан в байтах, следующих за кодом операции. Этот процесс аналогичен считыванию кода операции:
Поля микрокоманды БОС | ||||||
N | Описание | константа | источник A | источник B | команда | приёмник |
9) | PCH -> RAH | 1111 1111 | 1111 | 1010 | 0011 0 0 | 1100 |
10) | PCL -> RAL | 1111 1111 | 1111 | 1011 | 0011 0 0 | 1101 |
11) | const -> CR | 1111 1110 | 1111 | 1111 | 0011 0 0 | 1110 |
12) | data -> RI | 1111 1111 | 1100 | 1111 | 1100 0 0 | 1001 |
13) | const -> CR | 1111 1111 | 1111 | 1111 | 0011 0 0 | 1110 |
14) | PCL+1 -> PCL | 1111 1111 | 1011 | 1111 | 1100 1 0 | 1011 |
15) | PCH+C -> PCH | 1111 1111 | 1010 | 1111 | 1100 1 0 | 1010 |
Поля микрокоманды БОС | ||||||
N | Описание | константа | источник A | источник B | команда | приёмник |
16) | PCH -> RAH | 1111 1111 | 1111 | 1010 | 0011 0 0 | 1100 |
17) | PCL -> RAL | 1111 1111 | 1111 | 1011 | 0011 0 0 | 1101 |
18) | const -> CR | 1111 1110 | 1111 | 1111 | 0011 0 0 | 1110 |
19) | data -> PCH | 1111 1111 | 1100 | 1111 | 1100 0 0 | 1110 |
20) | const -> CR | 1111 1111 | 1111 | 1111 | 0011 0 0 | 1110 |
21) | RI -> PCL | 1111 1111 | 1001 | 1111 | 1100 1 0 | 1001 |
Рисунок 3. Временная диаграмма выполнения команды JMP 1234.
[ Главная ]