Узел управления шинами,

узел формирования адреса памяти и др.

Узел управления шинами управляет работой всех шин. Шины представляют собой набор соединительных проводников-линий, сгруппированных по функциональному назначению. По каждой линии может быть передано значение одного разряда двоичного кода в виде уровней напряжения, соответствующих логическому 0 или логической 1. По роду передаваемой информации все линии разделены на три группы, образующие шину данных, шину адреса и шину управления. Характерная особенность шины данных — ее двунаправленность, под которой понимается возможность передачи данных в разные моменты времени в различных направлениях. Такая двунаправленность обеспечивается двунаправленными буферными регистрами, через которые МП подключается к шине данных. Шина адреса является однонаправленной. Еще одна особенность буферных регистров заключается в том, что они являются трехстабильными, т.е. выходы этих регистров, кроме состояний логического 0 и логической 1, могут принимать третье пассивное или высокоимпедансное состояние, благодаря чему регистр оказывается как бы отключенным от шины. Шины данных и адреса в некоторых типах МП могут быть мультиплексированы. Это значит, что одни и те же линии связи могут служить и для передачи данных, и для передачи адреса в различные моменты времени. Переключение направления передачи данных, переключение мультиплексированных шин, отключение шин от общих магистралей и обеспечение ряда других необходимых функций как раз и возлагается на узел управления шинами.

Узел формирования адресов памяти обеспечивает взаимодействие МП с оперативным запоминающим устройством и устройствами ввода — вывода.

В его состав входят

счетчик команд, указатель стека, схема инкремента-декремента, сумматор адреса, адресные регистры, регистр адреса, вспомогательные регистры и коммутаторы.

Счетчик команд представляет собой регистр, содержащий адрес ячейки памяти, в которой хранится подлежащая выполнению команда. Обычно команды одной программы размещаются в последовательно расположенных ячейках памяти, в каждой из которых размещается 1 байт информации, т.е. в ячейках памяти с непрерывно возрастающими на 1,2, 4 (в зависимости от разрядности шины данных МП) адресами, поэтому для перехода к следующей команде содержимое счетчика команд автоматически увеличивается на 1, 2, 4 единиц после выборки текущей команды. При необходимости изменения естественного порядка следования . команд в счетчик заносится адрес команды, к которой необходимо произвести переход. После перехода команды снова будут выполняться в естественном порядке. Разрядность счетчика команд может быть ниже разрядности шины адреса МП.

Указатель стека, так же как и счетчик команд, представляет собой регистр, содержащий адрес, по которому осуществляется обращение к области памяти ОЗУ, называемой стеком (о работе со стеком будет сказано ниже). Содержимое указателя стека автоматически уменьшается на 1, 2, 4 в зависимости от разрядности МП (декрементируется) при записи слова данных в стек и увеличивается на 1, 2, 4 (инкрементируется) при выдаче слова данных из стека. Указатель стека имеет такую же разрядность, что и счетчик команд

Схема инкремента-декремента служит для обеспечения вышеописанной функции добавления 1, 2, 4 к содержимому счетчика команд или добавления — вычитания 1, 2, 4 к содержимому указателя стека. В некоторых МП может использоваться для реализации функции инкремента-декремента над содержимым других адресных регистров.

Сумматор адреса решает задачу вычисления адреса при сложных видах адресации, что позволяет разгрузить арифметико-логическое устройство.

Адресные регистры используются для хранения адресов обрабатываемых операндов или адресов пересылки результатов операций при комбинированных способах адресации для формирования адресов ячеек памяти. В МП, не использующих особых, комбинированных способов адресации (о способах адресации будет изложено дальше), в качестве адресных регистров могут применяться регистры общего назначения.

Регистр адреса служит для хранения адреса на время цикла обращения к памяти ОЗУ. Нельзя путать регистр адреса с адресными регистрами. Регистр адреса необходим для фиксации адреса ячейки памяти, к которой осуществляется обращение в данный момент времени.

Устройство управления формирует управляющие сигналы для всех цепей управления. Это достаточно сложная задача, объясняемая сложностью самой структуры МП и большим числом входящих в него узлов. Каждая команда реализуется за 5...10, а иногда и более тактовых сигналов. Система команд МП может содержать до 250 и более команд. Каждый такт характеризуется своим вектором управляющих сигналов. Нетрудно представить себе, какой огромный набор управляющих сигналов должно анализировать и обрабатывать устройство управления для реализации всех команд, закладываемых разработчиком при проектировании МП.

При построении устройства управления используются два подхода: