Εισαγωγή στη μικροπρογραμματιζόμενη μονάδα ελέγχου

Η βασική ιδέα για την υλοποίηση της μικροπρογραμματιζόμενης μονάδας ελέγχου είναι η μετατροπή της μονάδας ελέγχου σε έναν υπολογιστή - μικρογραφία. Οι μικροεντολές καθορίζουν τα σήματα ελέγχου που στέλνονται στη δίοδο δεδομένων και αποφασίζουν την επόμενη προς εκτέλεση εντολή. Όπως δηλώνει το όνομα "μικροπρογραμματισμός", από τη στιγμή που έχουν σχεδιαστεί η δίοδος δεδομένων του επεξεργαστή και η μνήμη για τις μικροεντολές, ο έλεγχος γίνεται ουσιαστικά ένα έργο προγραμματισμού.

Το μικροπρογράμματα αποτελούνται από μικροεντολές. Υποθέτοντας ότι οι μικροεντολές θα εκτελούνται σειριακά από διαδοχικές διευθύνσεις της μνήμης μικροπρογραμματισμού (καλείται επίσης και μνήμη ελέγχου), είναι φυσικό να χρησιμοποιηθεί ένας απαριθμητής μικροπρογράμματος (μPC) που θα παρακολουθεί τις διευθύνσεις αυτές. Ο μPC θα αυξάνεται κατά ένα, ώστε να ανακληθεί η επόμενη μικροεντολή. Επειδή κάθε εντολή υπολογιστή εκτελείται από ένα αντίστοιχο μικροπρόγραμμα, πρέπει να προσδιοριστεί μία αρχική διεύθυνση για την υπορουτίνα, σε συνάρτηση με το περιεχόμενο του καταχωρητή εντολών. Η δυνατότητα για διακλάδωση μέσα στο μικροπρόγραμμα παρέχεται από μία γεννήτρια διευθύνσεων διακλάδωσης, η οποία παρέχει την ακολουθία αυξήσεων που εκτελεί ο μPC.

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 1

Να προσδιορίσετε το ρόλο των μικροεντολών σε ένα μικροπρόγραμμα, καθώς και τον τρόπο με τον οποίο επιλέγεται η επόμενη εντολή που πρόκειται να εκτελεστεί. Να συγκρίνετε την απάντησή σας με την προηγούμενη παράγραφο.

Στο παρακάτω σχήμα εμφανίζεται η δομή της μικροπρογραμματιζόμενης μονάδας ελέγχου.

Σχήμα 3.4.1 - Δομή μονάδας μικροπρογραμματιζόμενου ελέγχου. Σε αντίθεση με το σχήμα 3.3.2, στο σχήμα αυτό υπάρχει ένα κύκλωμα επιλογής διευθύνσεων και ένα κύκλωμα για την αύξηση του μPC, τα οποία υπολογίζουν τη διεύθυνση της επόμενης μικροεντολής. Υπάρχουν δύο τρόποι για την επιλογή της επόμενης μικροεντολής: χρήση του μPC, όπως φαίνεται στο σχήμα, ή η κάθε εντολής να περιέχει τη διεύθυνση της επόμενης μικροεντολής. Η μικροπρογραμματιζόμενη μνήμη μερικές φορές την ονομάζουμε ROM, επειδή οι περισσότεροι σύγχρονοι υπολογιστές χρησιμοποιούν τη ROM για τις καταστάσεις της μονάδας ελέγχου.