Процессоры. Система команд ЭВМ. Устройства управления. Организация внутрипроцессорных систем ввода-вывода информации, страница 13

3)  Отмеченная гибкость, сменяемость систем команд имеет очень важное достоинство «эмуляции» ЭВМ. На уровне микрокоманд мы можем задать систему команд любой другой машины, причем в этом зачастую оказываются заинтересованными разработчики ЭВМ. Во-первых, это позволяет  пользователю «подменить» ЭВМ; во-вторых, можно использовать все программное обеспечение (а оно ныне очень дорогое) эмулируемой машины.

4)  Упорядочение процесса проектирования (цель Уилкса); удается формализовать и разграничить задачи схемотехников и микропрограммистов и, далее, автоматизировать проектирование.

5)  Микропрограммные ЗУ как всякие ЗУ являются схемами с регулярной структурой. Такие схемы проще диагностировать. Это ведет к повышению надежности вычислительной машины.

<135>

Типы (классификация) МП УУ:

1)  По типу используемого ЗУ: статические (на ПЗУ, ПЛМ) и динамические (на ОЗУ), что ведет к еще большей гибкости.

2)  По способу адресации очередной МК: с естественной и принудительной адресациями.

3)  По временному распределению выполнения МК: последовательные и параллельные (совмещение фаз, конвейерные режимы).

4)  По способу кодирования МК: горизонтальные (минимальное кодирование) и вертикальные (максимальное кодирование). При горизонтальном кодировании каждому разряду МК соответствует свой УФС.

5)  По способу исполнения МК: малофазные (однофазные) и полифазные МК. Отсюда один шаг до пикопрограммирования.

Рис. 3.2.3.1. Структурная схема МП УУ Уилкса - Стринджера.

 р1n – от триггеров условий.

Как работает такая схема?

Очередная МК выбирается из ЗУМК по содержимому РгМК (точнее, его части – по Рг номера МК) и КОП текущей команды. Это значит, что при таком УУ одному и тому же содержимому РгМК могут соответствовать различные МК, что определяется дополнительной информацией из РгК. Это дает возможность сократить объем ЗУМК, но усложняет ДшМК. Первая МК естественно выбирается сугубо по содержимому КОП.

Ветвления в микропрограммах организуется в зависимости от сигналов рi (либо ). Попытка классификации это МП УУ: с принудительной адресацией, последовательное, с максимальным кодированием. Устройство универсально, но сложна реализация ДшМК, поэтому применяются не в чистом виде, а с модификациями.

<136>

Современные МП УУ имеют те же структурные идеи.

Рис. 3.2.3.2. Обобщенная структура современных Мп УУ.

УФАМК – узел формирования адреса следующей МК. Отличия заключаются лишь в принятых к рассмотрению структурах МП УУ, а точнее в принятых способах адресации следующей МК: принудительная и естественная.

Если адресация принудительная, то  микропрограммы очень гибкие (размещение МК по всему полю адресов), легче совершенствовать систему команд микропрограмм), проще организация условных переходов. Недостатки: сложнее УФАМК, длиннее МК.

Если же адресация естественная, то используется счетчик МК. УФАМК «вырождается» в схему управления СчМК, но для организации условных и безусловных переходов либо требуется адресная часть МК, либо изменяется «шаг счета» (+2, либо +4 вместо +1).

Спор между МП УУ и аппаратными УУ ныне, несмотря на все преимущества МП УУ, не завершен. Причину этому наиболее наглядно демонстрирует такой условный график:

Рис. 3.2.3.3.

Для специализированных машин целесообразнее использовать аппаратные УУ.

<137>

3.3. Организация внутрипроцессорных систем ввода-вывода информации.

3.3.1. Основные понятия и определения.

Под системой ввода-вывода понимается совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен информацией между процессором и оперативной памятью с одной стороны и внешними (периферийными) устройствами с другой стороны.