Micro

Universidad Rey Juan Carlos

ESTRUCTURA Y TECNOLOGÍA DE COMPUTADORES
Camino de datos y control: implementación microprogramada
Luis Rincón Córcoles Licesio J. Rodríguez-Aragón

Camino de datos y control: implementación microprogramada

Programa
1. Introducción. 2. Realización de la función de transición de la unidad de control mediante un secuenciador. 3. Microprogramación: definiciones.4. Definición del formato de microinstrucción. 5. Realización de un microprograma para la unidad de control. 6. Traducción de un microprograma a circuitería. 7. Reducción del tamaño de la circuitería. 8. Conclusiones e implicaciones del diseño microprogramado.

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Camino de datos y control: implementación microprogramada

1. Introducción
En la primera parte del tema:
•Se han presentadovarias instrucciones del repertorio del MIPS. •Se han estudiado los elementos básicos que forman parte de un camino de datos en un computador sencillo. •Se han presentado algunos caminos de datos sencillos para ciertas operaciones.

En la segunda parte del tema:
•Se ha construido un camino de datos uniciclo para todas las instrucciones presentadas. •Se ha diseñado la circuitería de control paradicho camino de datos. •Se ha analizado el funcionamiento de dicho camino de datos. •Se han analizado las implicaciones de su utilización.

En la tercera parte del tema:
•Se ha modificado el camino de datos anterior para que la ejecución de las instrucciones dure varios ciclos de reloj. •Se ha diseñado una nueva unidad de control como una máquina finita de estados.

En esta parte del tema seestudiará una técnica que permitirá especificar y diseñar de forma sencilla unidades de control arbitrariamente complejas para caminos de datos multiciclo: la microprogramación.
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Camino de datos y control: implementación microprogramada

Introducción
El control del MIPS sencillo visto en las partes anteriores del tema es sencillo.
•El control para el repertorio de instrucciones completodel MIPS (unas 100) sería bastante más elaborado y difícil.

En una máquina con repertorio de instrucciones complejo existen muchos factores que complican el control:
•Amplia variedad de modos de direccionamiento. •Muchas instrucciones. •Muchas variantes de las instrucciones en función de los modos de direccionamiento de los operandos. •Instrucciones con diferentes formatos y longitudes.Cuando el control es complicado, la técnica de diseño de la unidad de control mediante un diagrama de estados es inaplicable. Por todo ello, en el proceso de diseño de la unidad de control de un computador se hace necesario contar con técnicas o herramientas que simplifiquen la tarea.
•La circuitería se suele diseñar con la ayuda de herramientas CAD. •Microprogramación: técnica que permiteespecificar y diseñar el control de forma análoga a como se realiza un programa de computador. 4

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Camino de datos multiciclo

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Camino de datos y control: implementación microprogramada

Señales de control del camino de datos multiciclo
Señal de control RegDest RegDst EscrReg RegWrite SelALUA ALUSrcA LeerMem MemRead EscrMem MemWriteMemaReg MemtoReg IoD IorD EscrIR IRWrite EscrPC PCWrite EscrPCCond PCWriteCond Efecto cuando está inactiva El identificador de registro destino está en rt (bits 20-16) Ninguno El primer operando de la UAL proviene del PC Ninguno Ninguno El valor en la entrada del banco de registros procede de la UAL El PC suministra la dirección para acceder a memoria Ninguno Ninguno Ninguno Efecto cuando está activaEl identificador de registro destino está en rd (bits 1511) El registro destino se escribe con el valor correspondiente El primer operando de la UAL proviene del registro A Se lee una posición de memoria y su contenido se coloca a la salida de datos Se escribe una posición de memoria con el valor dado en la entrada de datos El valor de la entrada del banco de registros procede del registro MDR...