Базовая схема микропрограммного автомата. Порядок построения простой горизонтальной микропрограммы

При построении управляющих автоматов с микропрограммной логикой основой такого автомата является постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Входные (адресные) сигналы для ПЗУ формируются из номера текущего состояния, хранимого в регистре (A4-A7 см. рисунок) и комбинации входных сигналов (X0 – X3, подаваемые на входы A0 – A3). В ячейке памяти с данным адресом в младших разрядах (D0 – D2), хранится комбинация выходных сигналов (Y0 – Y2), в старших – адрес перехода к новому состоянию. (Схема на рисунке изображает микропрограммную реализацию автомата Мили – выходные являются функцией входных).

Достоинством автоматов с микропрограммной логикой является простота реализации и особенно простота проектирования.

Среди недостатков следует отметить то, что, поскольку далеко не все комбинации входных сигналов и номеров состояний (адресные сигналы ПЗУ) реализуются на практике, то не все ячейки ПЗУ используются. Также и с выходными сигналами – зачастую количество их используемых комбинаций существенно меньше возможного (2 ⁿ ), где n-количество линий, на которых формируются сигналы. Все это приводит к тому, что, либо приходится ставить на вход и выход автомата преобразователи кодов, а это ухудшает быстродействие схемы, либо использовать ПЗУ большого объема. Все это приводит к тому, что большую часть площади структуры современного микропроцессора занимает ПЗУ, в которой хранятся микропрограммы работы его блоков.

Автоматы с микропрограммной логикой следует использовать тогда, когда алгоритм работы слишком сложен для устройств с жесткой логикой, но требования к быстродействию не допускают применения программных автоматов.

Кодирование микроопераций (МО) в микрокоманде может выполняться по одному из 3-х вариантов:
1) горизонтальное кодирование;
2) вертикальное (максимальное) кодирование;
3) смешанное кодирование.

При горизонтальном кодировании за каждой микрооперацией в составе операционной части микрокоманды (ОЧМК) закрепляется свой разряд. Единичное значение разряда характеризует выполнение микрооперации в текущей микрокоманде, а нулевое - ее отсутствие.

В случае небольшого количества МО в автомате используют горизонтальное кодирование.