Микропрограммный УА с естественной адресацией

Структура, предлагаемая в аппарате с принудительной адресацией, удобна, но можно заметить, что большинство МК в ПЗУ идут подряд, а те, которые не подчиняются этому правилу, нередко можно переставлять местами. Это относится к состояниям «с буквами» в предыдущем примере, когда автомат, фактически находясь в одном состоянии, проверяет какой-то набор входных сигналов.

Поэтому логично представить себе автомат, имеющий в своём составе вместо адресного мультиплексора MS2 и регистра РАМК простой счётчик адреса с возможностью предзагрузки, которой мы могли бы воспользоваться для выполнения перехода в несмежное с текущим состояние.

Такие МП автоматы называются автоматами с естественной адресацией – рис 8.

Рис 8. Структура МП УА с естественной адресацией.

Можно заметить, что здесь есть 2 вида микрокоманд (РМК на рисунке), различающихся старшим битом V:

0 – ОМК – операционная микрокоманда, содержащая во всех остальных разрядах сигналы Y.

1 – УМК – управляющая микрокоманда, т.е. МК перехода. Её поле A – адрес перехода, подаётся на входы предзагрузки счётчика. Nx – то же, что и выше – код проверяемого сигнала Xi. Безусловный переход реализуется подобно первому варианту – фиксированным лог. 0 на одном из входов MS. Т.е. автомат выполняет переход, если Xi==0.

Счётчик-РАМК при V=0 выполняет загрузку со входов D, при V=1 выполняется счёт (инкремент – увеличение значения на 1) по тактовым импульсам на входе +1.

В структуре автомата также появился ещё один дополнительный регистр – REG. Его задача – сохранять выходные сигналы автомата, когда тот выполняет команды переходов (V==1). При V==0 регистр прозрачен, передаёт состояние входов на выходы. На выходе REG можно ставить ДШМО, как в первом случае. Соображения по целесообразности его установки совершенно те же, что и для принудительной адресации.

Функционирование такого автомата несколько отличается от предыдущего варианта с принудительной адресацией.

Если автомат выполняет ОМК, то 1 из старшего бита МК блокирует мультиплексор входных сигналов MS элементом ИЛИ и запрещает счётчику-РАМК выполнять предзагрузку адреса перехода. Одновременно выходной регистр сохраняет в себе выходные сигналы автомата. По приходу следующего тактового импульса счётчик увеличится на 1, выбирая следующую МК.

Если выполняется УМК, то выходной регистр блокируется сигналом V=0, а элемент ИЛИ разрешает прохождение сигнала мультиплексора. Далее, если Xi==0, то прохождение тактовых импульсов на счётчик запрещается, но разрешается предзагрузка его значением пола A микрокоманды – выполняется переход. Если Xi==1, то предзагрузка запрещена, разрешен проход тактового импульса – перехода нет.

Рассмотрим разработку МП для такого автомата на примере:

Это тот же пример, что и выше, но с двумя доп. состояниями 6 и 7.

Также, как и раньше, нам сначала необходимо закодировать входные сигналы автомата x1, x2 и постоянный лог. 0 на нулевом входе мультиплексора MS1:

Затем составляем микропрограмму автомата (прошивку ПЗУ):

Требуемая адресность ПЗУ равна 5 (5-разрядный адрес), а его разрядность равна 1 + max (4, 2 + 4) =1 + max (4, 6) = 1+6=7.

Полная ёмкость ПЗУ составит 32 ячейки, из которых мы заняли 27.

Отметим, что:
- кол-во состояний автомата с естественной адресацией существенно больше кол-ва состояний даже автомата с принудительной адресацией. Это вызвано невозможностью непосредственного перехода при Xi==1, в таких ситуациях необходимо сочетание условного и безусловного перехода.
- требуемая разрядность ПЗУ меньше, чем для автомата с принудительной адресацией. Адресность – наоборот.