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Micro programme et micro instructions

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En regardant la représentation du cœur d'un ordinateur, nous constatons que des signaux de contrôle alimentent les portes logiques connectées aux différents bus.
Les portes logiques sont numérotées de 1 à 22, nos micro instructions nécessiteront donc 22 bits.

Pour réaliser un micro programme, nous devons injecter un signal à 1 sur la porte AND par laquelle nous désirons laisser passer les informations.

Nous devrons veiller au moment de la conception de notre algorithme à respecter les différentes phases des micro instructions.
Nous pouvons retrouver dans une même instruction des bits à 1 parmi chaque phase, et même des combinaisons de bits dans une même phase.
La phase 5 ne nécessite pas de codage car elle est effectuée systématiquement (ce qui détermine le chargement d'une instruction hors de la “Micro Memory” (en français, « micro mémoire »)).

12345678910111213141516171819202122
Phase 1Phase 2Phase 3Phase 4Phase 5

Micro programme

Un micro programme est une suite de micro instructions.

Avant de travailler sur les circuits, nous pouvons passer par une phase intermédiaire (l'algorithme).
Ensuite, nous pouvons tracer une grille dont les lignes sont fractionnées en 22 colonnes. Il ne nous restera plus qu'à introduire les valeurs à 1 (les actions à entreprendre sur les portes AND).

Exemple de micro programme

Nous devons incrémenter d'une unité une valeur, et multiplier le résultat par 2.
La valeur se trouve à l'index 0 de la “Main Memory” (en français, « mémoire principale »).
Nous devons pouvoir par la suite faire appel à cette valeur non modifiée.

  1. Pointer le MAR sur l'adresse 0 de la “Main Memory”2.
  2. Envoyer la valeur dans le MDR.
  3. Envoyer la valeur dans un registre de travail.
  4. Incrémenter la valeur.
  5. Multiplier la valeur par 2.
  6. Pointer le MAR sur l'adresse 1 pour ne pas écraser l'ancienne valeur.
  7. Envoyer la valeur dans le MDR.
  8. Ecrire la valeur dans la “Main Memory”2.

Ensuite, nous devons vérifier les différentes phases pour composer nos micro instructions.
Pour bien comprendre le mécanisme, il est possible de travailler avec une étape entre notre premier algorithme et notre codage de bits.
Nous débuterons la numérotation des instructions à partir de 0.

  1. 0->MAR; MM(0)->MDR; MPC+1 ->MPC;
    MPC+1 ->MPC : incrémentation du compteur de micro instructions, ce qui nous renvoie la micro instructions suivante au prochain cycle.
  2. MDR->A; MPC+1 ->MPC;
  3. A+1->A; MPC+1 ->MPC;
  4. A ShiftLeft -> MDR; MPC+1 ->MPC;
    A ShiftLeft est la multiplication par 2.
  5. 1->MAR; MDR->MM(1); MPC+1 ->MPC;

Nous pouvons ensuite optimiser ce code, en groupant l'incrémentation de la valeur et sa multiplication, le tout en une seule instruction de phase 1.

  1. 0->MAR; MM(0)->MDR; MPC+1 ->MPC;
  2. MDR->A; MPC+1 ->MPC;
  3. A+1 ShiftLeft->A; MPC+1 ->MPC;
  4. 1->MAR; MDR->MM(1); MPC+1 ->MPC;

Maintenant, nous pouvons coder le micro programme.
Les valeurs que j'indique ci-dessous sont les numéros des bits de contrôle qui sont mis à 1.

  • instruction 0 :
    • phase 1 : /
    • phase 2 : 14;
    • phase 3 : 15;
    • phase 4 : 17;22;
  • instruction 1 :
    • phase 1 : 6;
    • phase 2 : 9;
    • phase 3 : /
    • phase 4 : 17;22
  • instruction 2 :
    • phase 1 : 1;5;8;
    • phase 2 : 13;
    • phase 3 : /
    • phase 4 : 17;22
  • instruction 3 :
    • phase 1 : 5;
    • phase 2 : 14;
    • phase 3 : 16;
    • phase 4 : 17;22
Micromachine

.

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Document created the 08/02/2004, last modified the 21/03/2020
Source of the printed document:https://www.gaudry.be/en/microinstructions.html

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Notes

  1. ↑ Micro Memory : corresponds to « micro mémoire » en français

  2. ↑a,b,c Main Memory : corresponds to « mémoire principale » en français

  3. ↑a,b Memory Address Register : corresponds to « registre d'adresse de la mémoire » en français

  4. ↑a,b MAR : “Memory Address Register” (en français, « registre d'adresse de la mémoire ») Plus d'informations sur la page dédiée aux registres MAR.

  5. ↑a,b Memory Data Register : corresponds to « registre de mots » en français

  6. ↑a,b MDR : “Memory Data Register” (en français, « registre de mots »)

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References

  1. book Language of the document:uk Computers ad Machine Languages : ECIS, Microprogrammed Computers (2005)

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