6. Микропрограммный уровень эвм

М ногоуровневая ЭВМ — это вычислительная машина, имеющая средства для работы с п различными уровнями языков программирования. Нижний язык, или уровень, является наиболее простым, верхний — наиболее сложным. Такую машину можно рассматривать как п различных виртуальных машин, каждая из которых имеет свой машинный язык. Сложность аппаратурной реализации этих виртуальных машин возрастает по мере усложнения языка (увеличения номера уровня).

На нижнем уровне ЭВМ выполняются элементарные действия (микрооперации) над словами информации (пересылка содержимого одного регистра в другой регистр, проверка бита в каком-либо регистре и т. п.).

Управление порядком следования микроопераций осуществляется с помощью устройства управления базовой ЭВМ, которое, в свою очередь, является очень простой ЭВМ. Для этой ЭВМ регистры и вентильные схемы базовой ЭВМ служат как бы устройствами ввода и вывода. Программа работы такой ЭВМ — микропрограммного устройства управления (МПУ) — называется микропрограммой, а ее команды, содержащие информацию об элементарных действиях, подлежащих выполнению в течение одного рабочего такта ЭВМ, — микрокомандами.

7. Микропрограммное устройство управления Структура

Управление порядком следования микроопераций осуществляется с помощью устройства управления базовой ЭВМ, которое, в свою очередь, является очень простой ЭВМ. Для этой ЭВМ регистры и вентильные схемы базовой ЭВМ служат как бы устройствами ввода и вывода. Программа работы такой ЭВМ — микропрограммного устройства управления (МПУ) — называется микропрограммой, а ее команды, содержащие информацию об элементарных действиях, подлежащих выполнению в течение одного рабочего такта ЭВМ, — микрокомандами.

Микропрограмма хранится в постоянном запоминающем устройстве — памяти микрокоманд (МП). В каждом такте работы ЭВМ из МП в регистр микрокоманд пересылается очередная микрокоманда, т. е. микрокоманда, на которую указывает счетчик микрокоманд (он же регистр адреса микрокоманд). Затем счетчик микрокоманд наращивается на единицу.

Если из памяти выбрана так называемая операционная микрокоманда, биты которой определяют нужный набор микроопераций, то состояние этих битов передается на вентильные схемы процессора. Производятся соответствующая настройка АЛУ (на суммирование, логическое умножение, инвертирование и т. п.) и пересылка через него содержимого одних регистров в другие регистры.

При выборке управляющей микрокоманды в устройство управления МПУ пересылается содержимое указанного в микрокоманде регистра ЭВМ, из него выделяется указанный в микрокоманде бит и сравнивается с определенным битом микрокоманды (с 0 или 1). Если результат сравнения положителен, то в счетчик микрокоманд пересылается из микрокоманды адрес, по которому должна выбираться следующая микрокоманда микропрограммы. В противном случае никаких пересылок не производится, и в следующем такте будет выполняться микрокоманда, расположенная вслед за исполняемой.

Следует ясно представлять, что у описываемой здесь микропрограммируемой ЭВМ имеются две памяти, два набора команд и две программы: традиционного машинного уровня и микропрограммного уровня. Однако аппаратно реализованный процессор — только один, а архитектура машины формирует микропрограммный уровень.