Upload
lybao
View
481
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Unit Control (Hardwired and Micro-programmed)
Implementasi Unit Kontrol
Implementasi Hardwired
Implementasi Microprogrammed
Implementasi Hardwired
Pada implementasi hardwired, padadasarnya unit kontrol merupakan rangkaiankombinatorial.
Sinyal-sinyal logika inputnya diubah menjadisekumpulan sinyal-sinyal logika output, yang merupakan sinyal-sinyal kontrol.
Hardwired Implementation (1)Mengontrol input-input unitFlag dan sinyal-sinyal kontrol bus
Umumnya, tiap bit memiliki arti tertentu.
Instruction registerUnit control menggunakan op-code dan tiap op-code akan melakukan aksi yang berbeda (sejumlahkombinasi sinyal-sinyal kontrol) instruksi berlainanInput logika unik bagi setiap op-codeDecoder mengambil input yang didekode danmenghasilkan sebuah outputUmumnya, dekoder memiliki n input biner and 2n
outputs biner
Hardwired Implementation (2)Clock
Mengeluarkan rangkaian pulsa yang berulang-ulangBerguna untuk mengukur durasi operasi mikroHarus cukup panjang untuk memungkinkanterjadinya perambatan sinyal di sepanjanglintasan data dan merambat ke rangkaian CPU. Sinyal kontrol yang berlainan dalam satuan waktuyang berbeda pada sebuah siklus instruksitunggalnyaDibutuhkan penghitung sebagai input bagi unit kontrol dengan input kontrol yang berbeda untuktiap satuan waktunya.
Implementasi Hardwired
Yang harus dilakukan setiap sinyal kontroladalah menurunkan ekspresi Boole sinyaltersebut sebagai fungsi input. Tiap kali sinyal kontrol dibuat oleh CPU hasilnya akan berupa persamaan Boolean yang menentukan tingkah laku unit kontroldan CPU.Semakin kompleks, semakin modern CPU jumlah persamaan Boole untukmendefinisikan unit kontrol sangat besarsemakin sulit untuk mengimplementasikanhardwired.
Problems With Hard Wired Designs
Complex sequencing & micro-operation logicDifficult to design and testInflexible designDifficult to add new instructions
Perancangan Control UNitRancangan hardwired sejumlah gerbang(gate), counter dan register saling dihubungkanuntuk menghasilkan sinyal-sinyal kontrol. Tiaprancangan memerlukan sekelompok pirantilogika dan hubungan yang berbeda-beda
Rancangan microprogrammed dibentukserangkaian instruksi mikro, yang disebutsebagai program mikro (micro-program) untuksetiap instruksi mikro dan disimpan dalamsebuah memori kontrol (biasanya ROM) dalamControl Unit.
Istilah micro-program pertama kali muncul padatahun 1950 dan diperkenalkan oleh M. V. WilkesPada hard-wired diperlukan perancangan ulangperangkat keras jika serangkaian instruksidikembangkanSebaliknya, pada micro-programmed, serangkaianinstruksi mikro (program-mikro) disimpan dalamROM sehingga sebuah instruksi dapat diubahdengan mengubah program mikro yang bersesuaian dengan instruksi tersebut dankelompok instruksi dapat dikembangkan denganhanya menyertakan ROM tambahan yang berisiprogram-mikro bersesuaian.
Microprogrammable Control Unit
Suatu control unit dapat dikatakanmicroprogrammable apabila memorikontrolnya dapat dimodifikasi oleh pemakaiuntuk menghasilkan instruksi makro yang dibentuk sesuai keinginan pemakai. Apabila tidak, kelompok instruksi tetap, makadisebut kelompok instruksi dalam control unit hard-wired
Micro-programmed Control
Menggunakan sekumpulan instruksi untukmengontrol operasi yang kompleksRangkaian instruksi tersebut disebut denganmicro-programming atau firmwareFirmware berada di antara perangkat keraskomputer dan perangkat lunak komputerLebih mudah dirancang dibandingkanperangkat keras namun akan lebih sulit biladibandingkan dengan proogram perangkatlunak.
KOMPONEN-KOMPONEN POKOK
CONTROL UNIT MICROPROGRAMMED
1. Instruction Register Menyimpan instruksi register mesin yang dijalankan.
2. Control Store berisi microprogrammedUntuk semua instruksi mesin.Untuk startup mesin.Untuk memprosesan interupt
3. Address Computing CircuitingMenentukan alamat Control Store darimikroinstruksi berikutnya yang akan dijalankan.
4. Microprogrammed CounterMenyimpan alamat dari mikroinstruksi berikutnya.
5. Microinstruction BufferMenyimpan mikroinstruksi tersebut selama dieksekusi.
6. Microinstruction DecoderMenghasilkan dan mengeluarkan mikroorder yang didasarkan pada mikroinstruksi dan opcode instruksiyang akan dijalankan
ImplementationSeluruh unit kontrol dapat membangkitkansekumpulan sinyal kontrol.Tiap saluran kontrol tersebut dalam keadaan on atau offKondisi tersebut direpresentasikan oleh digit biner untuk masing-masing saluran kontrolnya.Terdapat control word untuk setiap operasimikro.Memiliki sejumlah control words untuk tiapinstruksi mesinMenambahkan field alamat untuk menjelaskanmicro-instruction selanjutnya, untukmenspesifikasikan kondisi
Micro-instruction Types
Each micro-instruction specifies single micro-operations to be performed
(vertical micro-programming)
Each micro-instruction specifies many different micro-operations to be performed in parallel
(horizontal micro-programming)Terdapat satu bit bagi setiap saluran kontrol CPU internal dan satu bit bagi setiap saluran kontrolbus sistem
Typical Microinstruction Formats
Control Unit FunctionUntuk mengeksekusi suatu instruksi, unit urutanlogika mengeluarkan perintah READ ke memorikontrolWord yang memiliki alamat yang dispesifikasikanpada register alamat kontrol dibaca ke dalamregister buffer kontrol.Isi register buffer kontrol menghasilkan sinyal-sinyalkontrol dan informasi alamat berikutnya untuk unit urutan logika.Unit logika pengurutan memuatkan sebuah alamatke dalam register alamat kontrol yang didasarkanpada informasi alamat berikutnya dari register buffer kontrol dan flag ALU.
Next Address Decision
Tergantung dari flag ALU dan register buffer control
Get next instructionmenambahkan 1 ke register alamat kontrol
Jump to new routine based on jump microinstruction
Memuatkan field alamat register buffer kontrol ke dalamregister alamat kontrol
Jump to machine instruction routineMemuatkan register alamat kontrol ke opcode di dalamIR
Advantages and Disadvantages of Microprogramming
Dapat menyederhanakan rancangan unit kontrol
Rancangan menjadi lebih murahKesalahan yang terjadi lebih sedikit
Slower
Tasks Done By MicroprogrammedControl Unit
Pengurutan instruksi mikro mengambilinstruksi-instruksi mikro berikutnya dari unit kontrolEksekusi instruksi mikro Menghasilkansinyal-sinyal kontrol yang diperlukan untukmengeksekusi instruksi mikro
Keduanya sama-sama dipertimbangkandalam merancang sebuah unit kontrol karenaakan mempengaruhi format instruksi mikrodan pewaktuan unit kontrol.
Pertimbangan PerancanganUkuran instruksi mikro
Peminimalan ukuran memori kontrol akanmengurangi biaya yang diperlukan u/ komponentersebut
Waktu yang diperlukan untuk pembuatanalamat (address generation time)
Ditentukan oleh instruction registerTerjadi sekali per siklus instruksi, setelah sebuahinstruksi diambil.
Next sequential addressCommon in most designed
BranchesBaik yang bersyarat conditional maupun tidak bersyarat(unconditional)
Teknik Pengurutan
Berdasar instruksi mikro saat itu, flag-flag kondisi, isi IR, alamat memori kontrol harusdibuat untuk keperluan instuksi mikroberikutnya. Berdasar pada format informasi alamat yang terdapat di dalam instruksi mikro
Dua field alamatField alamat tunggalFormat variabel
Execution
The cycle is the basic eventEach cycle is made up of two events
FetchDitentukan oleh pembuatan alamat instruksi mikro.
Execute
Execute
Pada dasarnya eksekusi adalah untukmenghasilkan sinyal-sinyal kontrolSebagian sinyal kontrol tersebut menuju kedalam CPU.Sebagian sinyal kontrol lainnya menuju kebus kontrol eksternal atau antarmukaeksternal lainnya. Format dan isi instruksi mikro akanmenentukan kompleksitas modul logikakontrol.