Организация управления процессом обработки информации.

Устройство управления должно выполнять две основные функции:

• управление выполнением операции;

• выборку команд программы в нужной последовательности.

Любая команда, операция или процедура, выполняемая в операционном блоке МП описывается некоторой микропрограммой и реализуется за несколько тактов, в каждом из котором выполняется одна или несколько микроопераций. Интервал времени, отведенный на выполнение микрооперации, называется рабочим тактом.

Для реализации команды, операции необходимо на соответствующие управляющие входы операционного блока подать определенным образом распределенную последовательность управляющих сигналов.

Конкретный состав микроопераций определяется системой команд и логической структурой ЭВМ.

Например, на рис. показано формирование управляющих сигналов при выполнении команды РгА  РгВ

Рис. Пример формирования управляющих сигналов для выполнения операций.

Существуют два подхода к организации управления выполнением операций:

1. управляющие автоматы с “жесткой логикой” (жесткое или аппаратное управление). Для каждой микрооперации строится набор комбинационных схем, которые формируют на определенных тактах необходимые сигналы управления (автомат Мура, Мили);

2. управляющие автоматы с хранимой в памяти логикой (микропрограммное управление). Каждой выполняемой в операционном блоке операции ставится в соответствии совокупность хранимых в памяти слов - микрокоманд, содержащих каждая информацию о микрооперациях, подлежащих выполнению в течение одного машинного такта и указания на следующую микрокоманду.

Рис. Общая схема организации аппаратного и микропрограмного управления.

Управление с жесткой логикой.

Управляющие автоматы с “жесткой” логикой представляет собой логические схемы, вырабатывающие функциональные сигналы. Логику работы таких управляющих автоматов можно изменить только путем изменения схем автомата. Система команд у МП с “жестким” управлением фиксирована.

Типовая структурная схема управляющего автомата с “жесткой” логикой:

U, Z - входные переменные

V - сигналы управления

Регистр кода операции является частью регистра команд и задает код исполняемой команды. Дешифратор кода операции при этом вырабатывает единичный сигнал на j-м выходе если исполняется j-я команда (т. е. выбирает алгоритм выполнения операции) . На счетчик тактов поступают сигналы от блока синхросигналов, и счетчик с каждым сигналом меняет свое состояние. Состояние счетчика представляет собой номера тактов, изменяющиеся от 1 до n. Дешифратор тактов активизирует выход, соответствующий номеру выполняемого такта. Логические схемы образования управляющих сигналов для каждой команды возбуждают формирователи функциональных сигналов для выполнения требуемых в данном такте микроопераций.

Схема образования управляющих сигналов

V - все возможные управляющие сигналы : сдвиг, открытие регистра, запись в регистр, операция в АЛУ.

Например: V_к определяет сложение , а U₁ - младший разряд множителя.

Недостатки такой схемы: одинаковое количество тактов при выполнении различных команд.

Для формализации работы управляющего устройства и синтеза оптимального варианта используется описание работы ОБ в виде микропрограмм или графа с последующим построением соответствующего управляющего автомата типа Мура или Мили.

Одной из функций управляющего автомата является также считывание КОП из программы, хранимой в ОП.