🗊Презентация Устройство управления вычислителем

Микропроцессорная техника в приборах, системах и комплексах Лекция 18 Устройство управления вычислителем

Соответствие между командами программы и микрокомандами

Назначение устройства управления вычислителем Устройство управления вычислителем вырабатывает управляющие сигналы для осуществления выборки кода очередной команды из памяти, дешифрации кода команды, нормирования адресов операн-дов, выборки операндов из памяти, передачи их в АЛУ, выполнения в АЛУ операции, предусмотренной кодом коман-ды, передачи результата в память. Последовательности управляющих сигна-лов вызывают выполнение в процессоре микроопераций.

Типы устройств управления вычислителем В микропроцессорной технике используются два типа устройств управления вычислителем: Микропрограммное устройство управления; Устройство управления с жёсткой логикой.

Микропрограммное устройство управления См. дополнительный материал.

Устройство управления с «жёсткой» логикой Управляющее устройство с «жесткой» логикой управления операционной частью, то есть реализованное аппаратно, представляет собой так же как и УУ с программируемой логикой, конечный автомат. Для каждой операции, задаваемой, например, кодом операции команды на входе, строится набор комбинационных схем, которые в нужных тактах возбуждают соответствующие управляющие сигналы. Иначе говоря, строится конечный автомат, в котором необходимое множество состояний реализуется на запоминающих элементах, а функции переходов и выходов реализуются с помощью комбинационных логических схем. В УУ с программируемой логикой управляющие сигналы подаются в операционную часть непосредственно с ПЗУ. Логические схемы УУ вырабатывают распределенные во времени управляющие, функциональные сигналы. В отличие от УУ с хранимой в памяти последовательностью операций у этих автоматов можно изменить логику работы только путем переделок схем автомата. Типичная структурная схема УУ с жесткой логикой показана на следующем слайде.

Схема устройства управления с «жесткой» логикой

Состав устройства управления с «жесткой» логикой В состав схемы входят регистр команд, счетчик тактов, дешифратор тактов – Дш тактов, и дешифратор КОП – ДшКОП, а также формирователь сигналов управ-ления. Формирователь сигналов управления состоит из логических схем (типа nИ-ИЛИ, где n – число входов элемента И) образования управляющих сигналов и формирователей управляющих функцио-нальных сигналов.

Принцип работы устройства управления с «жесткой» логикой На Счетчик тактов поступают сигналы от ГТИ, и счетчик с каждым сигналом меняет свое состояние. Состояния счетчика представляют номера тактов, изменяющиеся от 1 до n. Дш тактов формирует на i-м выходе единичный сигнал при i-м состоянии счетчика, то есть во время i-го такта. ДшКОП вырабатывает единичный сигнал на j-м выходе, если должна исполняться j-я команда. Если на ЛС поступают две лог. «1» с ДшКОП и ДШТ, образуется управляющий сигнал, подаваемый на формирователи управляющих функциональных сигналов.

Влияние на процесс управления вычислениями В общем случае значения управляющих сигналов зависят еще и от осведомительных сигналов, отража-ющих ход вычислительного процесса – признаки, слово состояния и др. Для реализации этих зависимостей элементы И берутся многовходовыми и на них заводятся требуемые сигналы логических условий.