3.3 Секционированный мп кi804

Секционированный или разрядно- модульный МП - другой вариант архитектуры МП. В отличие от однокристального МП в данном случае структурная схема процессора "разрезана" на секции и каждая сек­ция выполнена на отдельном кристалле, БИС; все БИС секций в сово­купности образуют МПК, Как правило, АЛУ с абонированного МП "разрезается" вертикалями, т.е. членится па одинаковые к- раз­рядные модули, секция; такая секция, содержащая кроме АЛУ другие фрагменты процессора, называется центральным процессорным эле­ментом (ЦПЭ), а упрощенно - МП (микропроцессор)или ЦП(централь­ный процессор). Для получения необходимой разрядности микропро­цессора используется соответствуйте число ПЦЭ, объединенных для параллельной работы под единых управлением.

Второе важнейшее отличие секционированного МП состоит в том, что его устройство управления строится по принципу микропрограммного управления. Это значит, что при создании МПК зафиксирован только набор МККД, МПКМ из них создает сам пользователь; поэтому МПК содержит БИС памяти MKDM и БИС устройства МКГМ управления.__

Типовая структура ЦПЭ секционированного МП представлена на рис. 2.5.1. Здесь имеются АЛУ, локальная память на РОН емкостью 8 - 16, два мультиплексора на входах АДУ, • коммутирующее различные источники на регистры-приемники АЛУ, выходные регистр адреса (РгА) и регистр результата АЛУ (РгР), входные н выходные магист­рали, дешифратор-шифратор микрокоманд ЦПЭ. Последний получает из УУ позиционный код МККД и преобразует его в пространственную по­следовательность "I" и "О" - управляющие сигналы, поступающие на шины узлов ПЦЭ, Исходные данные (операнды) поступает по магистра­ли Bх.I из ОЗУ или по магистрат Вх. 2 из устройств ввода, данных через мультиплексор в АЛУ. Результаты из АЛУ принимаются в РгР Рис. 2.5.1 Типовая структура ЦПЭ секционированного МП: MS₁, MS₂ - мультиплексоры; ДШ-ШP МККД - де­шифратор-шифратор микрокоманд МП

или РгА, а также в РОН. Результаты отправляются в ОЗУ или устрой­ства вывода по магистрата Вых.2 по адресу, передаваемому по ма­гистрата Вых. I. Связь с другими секциями ЦПЭ осуществляется по линиям межразрядных связей АЛУ, передавших и принимающих перенос и значения сдвигаемых разрядов при операциях сдвига; АЛУ выдает также вовне значения признаков результата (в описаниях МПК они обычно называются «флагами» АЛУ).

Видно, что структура ЦПЭ аналогична структуре однокристаль­ного МП, разница между ними в том, что сложное УУ однокристального МП в секции ЦПЭ отсутствует; в последнем имеется только сред­ство реализации готовой МККД - дешифратор- шифратор; МККД в ЦПЭ по­дает секция микропрограммного управления, считывая ее из памяти микропрограмм.

Задача, решаемая УУ с микропрограммируемой логикой, относи­тельно проста - в каждом цикле поставлять в управляемые секции и устройства (ЦПЭ, ОЗУ, УВВ) код микрокоманды, его интерпретация в виде пространственной последовательности "I" и "О" выполняется в управляемых секциях. МКПМ хранятся в памяти, ее (в зависимости от организации ЭВМ) функционально следует отнести либо к УУ, либо к ОЗУ, мы будем называть ее памятью МКПМ. Считанная из памяти МКПМ очередная МККД принимается на Рг МККД и в течение цикла управля­ет работой секций.

Второй компонент УУ – БМУ(блок местного управления), основное назначение БМУ - определять адрес очередной МККД в памяти МКПМ. Код МККД представляет собой слово (длиной несколько десятков двоичных разрядов), разде­ленное на несколько полей, отличающихся функциональным назначе­нием и принадлежностью к различным управляемым устройствам: име­ется поле ЦПЭ, поле БМУ, поле ОЗУ и УВВ. Поле ЦПЭ содержит код, определяющий все необходимое для выполнения цикла в ПЦЭ - опера­цию в АЛУ, источники операндов, приемник результата, непосред­ственное данное (операнд, перенос),

БМУ, управляющий определением адреса следующей МККД в памяти МКПМ, сам управляется соответствующим полем текущей МККД, полем ЕМУ, обозначит его Р. Поле Р указывает тип перехода к следующей МККД - последовательный переход, безусловный переход, условный переход. В первом случае БМУ прибавляет константу к адресу текучей МККД, в частном случае- единицу: РгА= РгА + I.

Перехода в МКПМ реализуются на основе метода принудительной адресации т.е. МККД содержат поле адреса следующей МККД, обозначим его В R, на последовательных участках МКПМ это поле не используется. В случае безусловного перехода БМУ, по указанию поля Р, определяет в качестве адреса следующей МККД адрес из поля В R в текущей МККД, РгА : = BR. Имеются разно­видности безусловного перехода, одна из них - переход с возвра­том, применяемый для обращения к подмикропрограммам (подМКПМ). При совершении такого перехода БМУ должен запомнить адрес теку­щей МККД; в конце подМКМП стоит МККД возврата, исполняя ее, БМУ прибавляет константу к сохраняемому адресу и результат выдает в качестве адреса следующей МККД.

Другая разновидность безусловного перехода - определение в качестве адреса следующей МККД поля КОП регистра команд (РгК) ЭВМ. Подобный переход необходим по окончании текущей МКПМ для выхода на начало другой МКПМ, соответствующей очередной команде программ. Для совершения данного перехода последняя МККД текущей МКПМ указывает БМУ передать КОП из РгК в адресный регистр памяти МКПМ: РгА := РгК (КОП). В ячейках с номерами КОП i хранятся МККД безусловного переходам по фиксированным адресам, с которых начинаются МКПМ i- х команд.

При условном переходе поле Р, указывая тип перехода, указы­вает и признак- условие перехода, например отрицательней знак результата, полученного в АЛУ в предыдущей МККД. Если признак имеет истинное значение, переход совершается, т.е. БМК передает на РгА код из поля ВR , в противном случав переход не делается. БМУ модифицирует на константу адрес текущей МККД и результат вы­дает в РгА.

Описанные функции БМУ технически могут быть реализованы по-разному. В МПК К589 БМУ реализован в виде логической схемы, в IDE KI804 - в виде логической схемы определения адреса и ПЗУ, хранящего логику переходов и выдающего управляющие сигналы на логическую схему. В МЦК KI804 два разряда, поля Р - разряды P₁ P₀ -подается с регистра МККД на мультиплексор наделения признаков ПЦЭ, выход мультиплексора, назовем его ϕ , присоединяется к ко­ду P₃ P₂ P₁ P₀ поля P полученный 5-разрядный код ϕ подается на ПЗУ в качестве адреса A₄ A₃ A₂ A₁ A₀; выходное слово ПЗУ восьмиразрядное Q₇/Q₀ подается на шины логической схемы

определения адреса ШУ. Под действием сигналов Q₇/Q₀ слова, выбранного из ПЗУ, логическая схема либо переписывает поле ВR из регистра МККД в РгА памяти МКПМ, либо прибавляем единицу к текущему значению РгА.

Кроме рассмотренных БИС (секций) ЦПЭ, БМУ и памяти МКПМ, в МПК обычно имеется БИС схема ускоренного переноса (СУП) (рис. 2.5.2) обеспечивающая быструю передачу переноса между секциями ЦПЭ, ИС многорежимного буферного регистра (МБР), ИС блока приоритетного прерывания (БПП), ИС шинного формирователя (ЕВ). Используемые при сборке микро- ЭВМ микропроцессорных систем.

Рис. 2.5.2 Организация условного переноса

Ниже оценивается система ШКД секционированного МП KI804, этот комплект выполнен по технологам ТТЛШ, предназначен для светец высокого быстродействия (тактовая частота до 8 МГц) и име­ет типичную для секционированного МП систему МВД. Секция цпэ имеет разрядность 4, локальная память содержит 16 РОН.

Макет представлен на рис. 2.5.3.