Control microprogramado

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CONTROL MICROPROGRAMADO

MICROINSTRUCCIONES

La unidad de control parece un dispositivo bastante sencillo. Sin embargo, implementar una unidad de control como una interconexión de elementos lógicos básicos no es tarea fácil. El diseño debe incluir lógica para realizar al secuenciamiento de las microoperaciones, para interpretar los códigos de operación, y para tomar decisiones basadas en losindicadores de la ALU. Todo este hardware es difícil de diseñar y de verificar. Además, el diseño es relativamente inflexible. Por ejemplo, es difícil cambiar el diseño si se desea añadir una nueva instrucción máquina.

Una alternativa, que se ha usado en muchos procesadores CISC, es realizar una unidad de control microprogramada.

UNIDAD DE CONTROL MICROPROGRAMADA

La memoria de control enla siguiente figura contiene un programa que describe el funcionamiento de la unidad de control. Resulta que podríamos implementar la unidad de control sencillamente ejecutando ese programa.

CONTROL DE WILKES

Wilkes fue el primero que propuso la utilización de una unidad de control microprogramada en 1951 [WILK51]. Más tarde elaboró su propuesta en un diseño más detallado [WILK53].

Laconfiguración propuesta por Wilkes se presenta en la siguiente figura. El núcleo del sistema es una matriz parcialmente llena de diodos. Durante un ciclo máquina, se activa una fila de la matriz mediante un pulso. Esto produce señales en aquellos puntos de los que un diodo está presente (indicados mediante un punto en el diagrama). La primera parte de la fila genera las señales de control quegobiernan el funcionamiento del procesador. La segunda parte de la fila genera las señales de control que gobiernan el funcionamiento del procesador.

Al comienzo de un ciclo, la dirección de la fila a seleccionar está almacenada en el registro I. Esta dirección es la entrada del decodificador, el cual, cuando se activa mediante un pulso de reloj, selecciona una fila de la matriz. Dependiendo de lasseñales de control, durante el ciclo se pasa al registro II bien el código de operación almacenado en el registro de instrucción, o bien la segunda parte de la fila activada. El contenido del registro II se lleva entonces al registro I mediante un pulso de reloj. Se usan pulsos de reloj alternos para activar una fila de la matriz y para transferir el contenido del registro II al registro I. Laconfiguración con dos registros es necesario ya que el decodificador es sencillamente un circuito combinacional; con un único registro, la salida se convertirá en entrada dentro del mismo ciclo, originando un estado inestable.

VENTAJAS E INCOVENIENTES

La ventaja principal que aporta el uso de la microprogramación para implementar una unidad de control es que simplifica su diseño. Porconsiguiente, su implementación resulta más barata y menos
Propensa a errores. Una unidad de control cableada contendrá lógica compleja para hacer el secuenciamiento a través de las muchas microoperaciones del ciclo de instrucción. Por otra parte, los decodificadores y la unidad lógica de secuenciamiento de una unidad de control microprogramada son elementos lógicos muy sencillos.

El principalinconveniente de una unidad microprogramada es que será algo más lenta que una unidad cableada de tecnología comparable. A pesar de ello, la microprogramación es la técnica dominante para implementar unidades de control en las arquitecturas de las CICS puras, debido a su facilidad de implementación los procesadores RISC, dado que tienen un formato de instrucción más sencillo, emplean normalmente unidadesde control cableadas.

SECUENCIAMIENTO DE MICROINSTRUCCIONES

Las dos tareas básicas realizadas por una unidad de control microprogramado son las siguientes:

* Secuenciamiento de microinstrucciones: obtener la siguiente microinstrucción de la memoria de control.
* Ejecución de microinstrucciones: generar las señales de control necesarias para ejecutar la microinstrucción.

Al...
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