07022012 Лекция 2 Организация управлением процесса обработки информации
УУ процессора выполняет 2 основные функции:
Управление выполнением операции
Выборка команд программы в нужной последовательности
Каждая команда описывается микропрограммой и реализуется за несколько тактов.
Микропрограмма состоит из микроопераций и в каждом такте реализуется одна или несколько микроопераций.
Интервал времени, отведенный на выполнение микрооперации, называется рабочим тактом процесса. Конкретный состав микроопераций определяется системой команд процессора и логической структурой машины. Чтобы выполнить команду, необходимо на соответствующие управляющие входы операционного блока подать соответствующие управляющие сигналы.
Существует два подхода к организации управления выполнения операций:
Использование УУ на «жёсткой» логике – аппаратное управление.
Использование УУ с хранимой в памяти логикой
Управляющие автоматы с жёсткой логикой
В этом случае для каждой микрооперации строится набор комбинационных схем, которые формируют на определённых тактах определённые управляющие сигналы. Пример: автоматы Мура и Милли.
Код операции является частью регистра команд, поступает непосредственно на дешифратор.
Входных сигналов 2:
Z – код операции; U – признаки и условия
Выходной сигнал: V – управляющие сигналы
Регистр кода операции является частью регистра команд, задаёт код исполняемой команды.
Дешифратор вырабатывает единичный сигнал на j-ом выходе, если исполняется j-ая команда. Надо знать, какой размерности может быть регистр и дешифратор, чтобы включать все нужные команды.
Счётчик тактов: на него поступают сигналы с блока синхросигналов и с каждым сигналом счётчик меняет своё состояние. Состояние счётчика представляет собой номера тактов от 1 до n.
Дешифратор тактов активизирует выход соответствующий номеру выполняемого такта.
Логические схема образования управляющих сигналов для каждой команды возбуждают формирователи управляющих сигналов для выполнения в данном такте требуемых микроопераций.
Автомат Мили.
Особенности УА на жёсткой логике:
Логику работы таких автоматов изменить нельзя (только путём перестроения схем). Количество и состав микроопераций не меняется, а следовательно, система команд микропроцесса на жёсткой логике фиксирована.
+++++++ Быстродействие высокое.
УА с микропрограммной логикой
В отличие от УА на жёсткой логике (где управляющие сигналы формируются схемами), в микропрограммном управлении управляющие сигналы хранятся в памяти микрокоманд и представляют собой функции переходов и выходов управляющих команд.
Сначала записывается специальное запоминающее устройство, откуда выполняется выборка микрокоманд, и они в свою очередь передаются на дешифратор
Схема УА с программным управлением.
Набор входных значений U(t), Z(t), q(t) можно отожествить с адресом управляющей памяти, в которой хранятся выходные сигналы V(t) и следующее состояние автомата q(t+1). Тактирование автомата осуществляется по синхроимпульсам CLK (CLK= 1-такт, 0 – пауза). Состояние автомата меняется в паузах и определяется набором значений q(t).
Пусть в такте t CLK=1 в РгАМК записаны соответствующие q(t), Z(t), U(t), а регистре микрокоманды находится управляющие сигнал V(t). Тогда в паузе CLK=0 перед тактом t+1 на РгАМК эти значения сохраняются q(t), Z(t), U(t) и из управляющей памяти выбираются сигналы управления V(t+1)= f(q(t), Z(t), U(t)), они записываются в регистр микрокоманды.
При появлении следующего такта CLK=1 на выходе РгМК формируются сигналы V(t+1), которые инициируют выполнение операции в операционном блоке и следующее состояние управляющего автомата. После этого рабочий цикл повторяется.
Тактовый сигнал CLK=1 воздействует так же на операционный блок, тем самым обеспечивая восприятие управляющего сигнала V(t) только в момент такта.
Управляющее ЗУ может быть как постоянным, так и оперативным запоминающим устройством.