instrucción(ir) y CP se incrementa en 1.

Transcripción

1 El registro contador de programa(cp) guarda la dirección de la próxima instrucción. La dirección se guarda en el registro de instrucción(ir) y CP se incrementa en 1. Si no hay bus directo de acceso a memoria entonces: La dirección se pone en el registro de dirección de memoria(mar). Se lee el contenido de la dirección y se pone en el registro de datos en memoria(mbr) Es el contenido del MBR el que se guarda en el IR. 30

2 La unidad de control analiza el campo código de operación de la instrucción Y determina las operaciones que hay que realizar para su correcta ejecución. 31

3 Si es necesario se obtienen los operandos o bien de los registros internos de la CPU, de la memoria, o incluso de la propia instrucción. Para ello se tendrá en cuenta el tipo de direccionamiento. 32

4 Se realiza la operación indicada en la instrucción. Si es precios se almacena el resultado en registros internos de la CPU o en la memoria. 33

5 A veces es necesario hacer llamadas a subprogramas. Dicha llamada es una transferencia temporal de control al subprograma. Cuando este termine se tendrá que reanudar el programa principal. Por eso cuando se hace una llamada a un subprograma: Se guarda el contenido actual de CP o bien en un registro interno de la CPU o en memoria. Se carga S en el CP y se comienza su ejecución. La instrucción final de S será RET, en ese momento se recupera en el CP el valor que guardamos anteriormente en un registro o memoria. Para llamadas recursivas a subprogramas, se puede usar una pila en la que vamos almacenando los distintos CP que luego iremos recuperando con cada instrucción RET. 34

6 Las peticiones de interrupción se pueden producir en cualquier instante del ciclo de ejecución. De todas formas, para asegurarse que no hay pérdida de información, el computador normalmente solo reconoce interrupciones tras finalizar la ejecución de la instrucción actual. Para ello en ese momento EI (Enable Interrupt) = 1. 35

7 Definir el repertorio de instrucciones indicando las operaciones que realizará cada una de ellas. Definir las operaciones que se realizan en cada instrucción mediante un diagrama de flujo del repertorio de instrucciones. Asignar los recursos que se necesitan en la ruta de datos para que pueda ser compatible con el diagrama de flujo del punto anterior. Se determina el diagrama ASM del procesador. Diseño de la unidad de control y las conexiones de la ruta de datos. Se analiza el diseño resultante para ver si es satisfactorio o no. 36

8 Unidad de control controla la ejecución de las microoperaciones (µ op ) La unidad de control envía un conjunto de microordenes (µ ord ) por cada µ op Las microordenes son señales lógicas. Un procesador está mircroprogramadocuando la información generada por su unidad de control se almacena en una memoria, la memoria de control. Cada posición i de la memoria contendrá una microinstrucciones. Un microprograma es una serie ordenada de microinstrucciones: µp=[µi(1),µi(2),.µi(n)] 37

9 Unidad de control microprogramadadebe cumplir tres condiciones: Tener una memoria lo suficientemente grande para contener todos los microprogramas correspondientes a todas las instrucciones máquina de su repertorio. Ha de asociar a cada instrucción la dirección de comienzo de su microprograma. Ha de leer las sucesivas microinstrucciones del programa en curso y bifurcar a uno nuevo cuando termina el que está ejecutando. Dos formas de garantizar que se cumplan las dos últimas: Direccionamiento explicito: cada instrucción contiene la dirección de la microinstrucción siguiente, además de las microordenes correspondientes. Direccionamiento implícito: Las microinstrucciones se disponen de forma consecutiva en al memoria. Necesitamos además de un microinstrucción especial que indique las bifurcaciones. 38

10 El decodificador recibe como entrada la salida del registro de dirección de memoria MAR Con ello activa una de las 2n salidas. 2n es el número de microinstrucciones que puede almacenar la memoria de control. El número total de líneas de las matrices C y S determinan la longitud de palabra de la memoria de control. Las líneas de la matriz C se corresponden con una microorden. Las líneas de S alimentan el MAR e indican la dirección de la siguiente microinstrucción. 39

11 Tareas básicas de una unidad de control microprogramada: Secuenciamiento de las microinstrucciones. Ejecución de la microinstrucción. 40

12 Memoria de control: Contiene toda la información necesaria para controlar el procesador. Parte de esa información se envía al secuenciador. La otra parte contiene las mmicroordenesque se envían a la unidad de procesamiento. Secuenciador: Contiene un registro que guarda la dirección de la instrucción presente. Y unos circuitos lógicos que calculan la dirección de la siguiente microinstrucción. Registro de dirección de la memoria de control (RDC):Mantiene la dirección de la próxima instrucción (la recibe del secuenciador) Registro de datos de la memoria de control (RMC): El contenido de este registro son las señales de control que genera la unidad de control. 41

13 Para determinar la siguiente microinstrucción que se ha de ejecutar, el secuenciador tiene dos formas de hacerlo. Direccionamiento explícito: Dirección del a instrucción se especifica en un campo separado. Esa dirección se carga en el registro de dirección de la memoria de control (RDC). Si en el microprograma existen rupturas de secuencia condicional se necesitan dos o más direcciones por microinstrucción. Es muy flexible y rápido pero requiere microinstrucciones con longitudes de palabras grande. 42

14 Direccionamiento implícito:(preferible si hay pocas bifurcaciones son poco frecuentes) Permite reducir el tamaño de microinstrucciones. En este caso RDCRDC+1 Las microinstrucciones de control tiene solo los campos de control. Las microinstrucciones de bifurcación contendrán la condición y la dirección de la siguiente microinstrucción. (Si no se cumple condición RDCRDC+1) 43

15 En su formato más sencillo, una microinstrucción tiene 1 bit por cada señal de control y una duración de un periodo. Esto nos lleva a microinstrucciones largas y llenas de bastantes ceros. Para reducir su longitud las microinstrucciones se codifican. Al menos la parte correspondiente al campo de controlde la instrucciones (la otra parte vimos que era el campo de dirección). Hay dos estrategias por tanto para organizar las microordenes: Microprogramación Horizontal Microprogramación Vertical 44

16 Instrucciones no codificadas. Cada bit de la micromemoriase conecta con un punto físico de la unidad de procesamiento. Permite realizar la mayor cantidad de microordenes por microinstrucción. 45

17 El campo de control de la microinstrucción se descompone en varios subcampos. Un subcampode j bits podrá especificar 2 j -1 señales de control. Como solo se puede activar una señal por subcampo, hay que elegirlas de forma que se garantice que las operaciones que controla un subcamponunca va a ser necesario activarlas de forma simultánea. Usa longitudes de palabra más reducidas pero por contra es más lento ya que requiere decodificación. El retardo de decodificación de la instrucción es igual al retardo del decodificador más lento (el de más bits). 46

18 Se pueden combinar estos dos métodos dentro de una misma instrucción. De hecho esto es algo habitual. 47

19 Búsqueda (lectura) de la microinstrucción. Decodificación de los campos de la microinstrucción. Ejecución de las microoperaciones. Calculo de la dirección de la siguiente microinstrucción. 48

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