ک نترل ر یز ب رنامه ر یزی ش ده

1. کنترل ریز برنامه ریزی شده

2. کنترل ریز برنامه ریزی شده چیست؟ • وظیفه واحد کنترل در یک کامپیوتر تولید ریز عملیات است. • اگر سیگنالهای کنترل توسط سخت افزار و با استفاده از تکنیکهای طراحی منطقی متداول، تولید شوند، گفته می شود واحد کنترل سیم بندی شده است. • طراحی واحد کنترل سیم بندی شده در فصل گذشته بررسی شد. • ریز برنامه ریزی روش دیگری برای طراحی واحد کنترل یک کامپیوتر است. این روش، روشی سیستماتیک و زیبا برای کنترل دنباله عملیات می‏باشد.

3. کنترل ریز برنامه ریزی شده: • متغیرهای کنترلی که توسط واحد کنترل تولید می‏شوند، دنباله ای از0ها و 1ها هستند، که به آنها، کلمه کنترل می‏گوییم. • واحد کنترل که متغیرهای کنترلی آن در یک حافظه ذخیره شده باشد، واحد کنترل ریز برنامه ریزی شده می‏نامیم. • هر کلمه شامل یک ریزدستور می‏باشد. • هر ریزدستورشامل یک یا چند ریزعمل می باشد. • دنباله ای از ریزدستورات، ریز برنامه گفته می شود.

4. کنترل ریز برنامه ریزی شده: • روش ریزبرنامه ریزی استاتیک: از آنجایی که نیازی نخواهد بود که ریزبرنامه ها در زمانی که واحد کنترل ساخته می‏شود، عوض شوند، واحد کنترل می‏تواند یک حافظه فقط با قابلیت خواندن باشد(ROM). • روش ریزبرنامه ریزی دینامیک: اجازه می‏دهد که یک ریزبرنامه از یک حافظه جانبی به حافظه کنترلی بار شود. واحد کنترلی که از ریزبرنامه ریزی دینامیک استفاده می‏کند از یک حافظه کنترل قابل نوشتن استفاده می‏کند. این حافظه کنترل را می‏توان تغییر داد و ریزبرنامه ها را مجدداٌ نوشت. • نکته: حافظه کنترلی با حافظه اصلی سیستم متفاوت است. • هر دستور که در حافظه اصلی ذخیره شده است، موجب اجرای دنباله ای از ریزدستورات در حافظه کنترلی می شود، که این ریزدستورات، ریز عملیات مربوط به واکشی، ترجمه و اجرای دستور را تولید می‏کنند.

5. کنترل ریز برنامه ریزی شده: ورودی های خارجی Control Data Register (CDR) Control Memory مولد آدرس بعدی Control Address Register (CAR) کلمه کنترل • ثبات آدرس کنترل CAR: آدرس ریزدستور را مشخص می‏کند. • ثبات داده کنترل ( CDR): ریزدستوری که از حافظه کنترل خوانده می‏شود را در خود ذخیره می کند. • مزیت اصلی کنترل ریز برنامه ریزی شده انعطاف پذیری آن است، یعنی اگر بخواهیم کنترل بر سیستم را تغییر دهیم، تنها کافیست محتویات حافظه کنترل را تغییر دهیم. • ولی در روش سیم بندی باید کل سخت افزار تغییر کند. • البته سرعت روش سیم بندی از ریز برنامه ریزی بیشتر است.

6. ساختار کامپیوتر: Address MUX Memory 16*4096 • ثبات SBR: ثبات زیرروال است و آدرس بازگشت در آن ذخیره می‏شود. AR MUX PC DR واحد محاسبه و منطق ALU SBR CAR واحد كنترل 128*20 AC واحد كنترل

7. كد دستورالعمل ساختار واحد کنترل: منطق نگاشت ثبات زير روال SBR بيت هاي وضعيت منطق انشعاب انتخاب mux مالتي پلكسر CAR ثبات آدرس كنترل جمع با 1 حافظه كنترل ساختار ریز عمل: ريز عمل آدرس انشعاب

8. رمز گشایی فیلد های ریز عمل های واحد کنترل: F1 F2 F3 DEC 3*8 7 6 5 4 3 2 1 0 DEC 3*8 7 6 5 4 3 2 1 0 DEC 3*8 7 6 5 4 3 2 1 0 AND ALU ADD DRTAC FROM PC FROM DR[0-10] MUX’s SELECT AC LOAD LOAD AR CLOCK

9. رمز گشایی فیلد های ریز عمل های واحد کنترل: • شکل نشان میدهد که F1وF2 و F3از طریق سه رمزگشا، سیگنالهای کنترلی را تولید می کنند. • هر کدام از خروجیهای رمزگشا باید به مدارات مناسب متصل شوند. • مثال: وقتی 101=F1باشد، در کلاک بعد، محتویات (10-0) DR بهAR منتقل می شود و یا اگر110= F2محتویات PC به AR منتقل میشود. مطابق شکل خروجی های 5 و 6 رمزگشای F به ورودی باز (LOAD) ثبات AR متصل هستند و سایر اتصالات نیز طوری است که عملیات مورد نظر صورت پذیرد. • مشاهده می شود که بجای استفاده از گیتها برای تولید سیگنالهاهی کنترلی AND وADD.... مطابق کامپیوتر پایه در فصل های قبل، این ورودیها از خروجی های رمزگشاها تولید می شوند.

10. مثال: قالب ریز دستور یک کامپیوتر ریزبرنامه ریزی شده ( Micro Programmed) شامل3 ناحیه است. ناحیه اول ریزعملهای (1و2و3و4و5)، ناحیه دوم ریزعمل های (6و7و8) و ناحیه سوم ریزعمل های (9و10و11و12) را شامل می شود . مثلا ریز عمل 9 انجام نخواهد شد مگر اینکه ریزعمل های 2 و 7 انجام شوند. ریزعمل های لازم و ترتیب اجرای آنها برای یک عمل (OPeration ) خاص در شکل نشان داده شده است. منظور از عمل n’ آنست که ریز عمل n برای دومین بار انجام می شود. حداقل ریزعمل های ممکن را برای انجام این عمل (OPeration ) با استفاده از اعداد نوشته شده در داخل دایره ها، به صورت ریزبرنامه بنویسید.

11. 7 2 9 3 این عمل نیاز به 7 دستور دارد. 8 10 5 2 4 9 12 11 1 7 6

12. مثال: محاسن و معایب روش سخت افزاری در برابر روش ریزبرنامه ریزی زیر در طراحی واحد کنترل چیست؟ پاسخ: