Микропрограммный управляющий автомат с программируемой логикой

На рис. 10 показана структура микропрограммного управляющего автомата с принудительной адресацией микрокоманд [2,7].

Рис. 9 Схема алгоритма

Автомат включает:

– ПЗУ, постоянное запоминающее устройство. В нем хранится микропрограмма управления цифровым устройством;

– РАМ, регистр адреса выполняемой микрокоманды. Перед пуском микропрограммы в РАМ задается адрес первой микрокоманды А_н микропрограммы;

– ФАМ, блок формирования микрокоманды. Формирует разряды микрооперации М_i, дополнительные управляющие сигналы У_i, и адрес следующей микрокоманды А.

Запуск в работу управляющего автомата производится сигналом ПУСК, завершение работы фиксируется появлением сигнала СТОП.

Рис. 10 Структура управляющего автомата

Формат микрокоманды записанной в ПЗУ приведен на рис. 11.

Рис. 11 Формат микрокоманды

Микрокоманда включает следующие поля [2]:

– М, 8-ми разрядное поле кода микрооперации выполняемой микрокоманды. Коды микроопераций приведены в табл. 9;

– Y, 8-ми разрядное поле дополнительных управляющих сигналов. Кодировка дополнительных сигналов приведена в табл. ח;

– ЛУ, 4-х разрядное поле логических условий, в котором представлен код проверяемого в данной микрокоманде признака, поступающего из операционного автомата. В табл. 10 представлена кодировка проверяемых признаков. Проверка значения признака (0 или 1) позволяет реализовать ветвление в микропрограмме.

Таблица 9

Кодировка признаков

Кодировка признака	Наименование признака
0000	Проверка призна­­ка отсутствует
0001	N
0010	C
0011	Z
0100	V
0101	T
0110	Резерв
.......	..........
1111	Безусловный переход

– А, 8-ми разрядное поле адреса следующей микрокоманды.

Данный формат в общем случае может описывать, либо одну операторную вершину схемы алгоритма, либо операторную и условную вершину схемы алгоритма, если условная вершина непосредственно следует за операторной вершиной. Подобная ситуация представлена на рис. 12.

Рис. 12 Фрагмент схемы алгоритма

В поле М микрокоманды, описывающей данный фрагмент, записывается код

1

1

0000 0110, соответствующий микрооперации AL(AC), в поле Y код 0000 1000, соответствующий дополнительному сигналу Y4, в поле ЛУ код 0100, соответстствующий проверяемому признаку V. Если фрагмент схемы алгоритма состоит из одной операторной вершины, то в поле ЛУ записывается код 0000. Использование комбинации 1111 в поле ЛУ позволяет организовать цикл внутри микропрограммы.

В поле А микрокоманды записывается адрес следующей выполняемой микрокоманды. В общем случае он может быть любым в диапазоне 0 - 255, но для экономичного заполнения ПЗУ целесообразно использовать естественный порядок следования микрокоманд. Для организации ветвления при описании фрагмента схемы алгоритма представленного на рис. 12, значение проверяемого в микрокоманде признака (0 или 1) принудительно записывается в младший разряд поля А микрокоманды.

Пользователь должен быть достаточно аккуратным при записи подобного адреса. Ниже показан пример ошибочной записи, когда по четному адресу ХХ...Х10 в ПЗУ записана микрокоманда с полем А ХХ...Х11.

Если проверяемый в поле ЛУ признак имеет значение 0, то осуществится переход на адрес ПЗУ ХХ...Х0 и микрокоманда выполнится повторно. Для избежания подобных ситуаций, целесообразно в поле А микрокоманды использовать адрес ХХ...100. Следствием подобной ситуации может явиться появление в микропрограмме адресов (“дыр”), в которых отсутствуют микрокоманды (рис. 13).

Рис. 13 Фрагмент заполнения ПЗУ

Подобная ситуация является исправимой, ибо использование принудительной адресации позволяет вставить в “дыру” любую используемую далее микрокоманду.

В табл. 10 приведена карта прошивки ПЗУ микропрограммного управляющего автомата для СА, показанной на рис. ט. По адресу ПЗУ 0000 1011 образовалась “дыра” в микропрограмме. “Дыру” можно устранить, если в поле А микрокоманды по адресу 0000 1100 записать адрес следующей микрокоманды в виде 0000 1011 и перенести последнюю микрокоманду по адресу 0000 1011.

Таблица 10

Содержимое ПЗУ

Адрес	Микрокоманда				16-ричное
ПЗУ	М	Y	ЛУ	А	представление микрокоманды
0000 0000	0000 1010	0000 0101	0000	0000 0001	0A05001
0000 0001	0000 1101	0000 0000	0000	0000 0010	0D00002
0000 0010	0000 0010	0000 0000	0000	0000 0011	0200003
0000 0011	0100 0110	0000 0000	0000	0000 0100	4600004
0000 0100	0000 0010	0000 0000	0000	0000 0101	0200005
0000 0101	0000 0010	0000 0000	0000	0000 0110	0200006
0000 0110	0001 0110	0010 0000	0000	0000 0111	1620007
0000 0111	0100 0110	0000 0000	0000	0000 1000	4600008
0000 1000	0000 1101	0000 0000	0000	0000 1001	0D00009
0000 1001	0001 0110	0010 0000	0000	0000 1010	162000A
0000 1010	0000 0110	0000 0000	0100	0000 1100	060040C
0000 1011	“Дыра”	в	микро	программе
0000 1100	0000 1100	0000 0000	0000	0000 1101	0C0000D
0000 1101	0000 1011	0000 0000	0000	0000 1101	0B0000D