Функциональная схема мпс

Исходя из рассмотренного выше обобщенного алгоритма работы МПС, можно более детально определить необходимые для МПС функциональные элементы. На рис. 3 приведена обобщенная функциональная схема МПС.

Рассмотрим сначала модули, расположенные в левой половине схемы, которые служат для организации выполнения текущего командного цикла: регистр команд (РК) хранит в течение цикла выполняемую команду и поставляет входную информацию для дешифратора команд (ДК), который вырабатывает управляющие сигналы для прочих модулей МПС в соответствии с тактовыми импульсами, поступающими от тактового генератора. ДК, таким образом, является сложным модулем, определяющим структуру последовательности команд МПС.

Рис. 3

Конкретная исполняемая программа хранится в памяти программ (ПП). В начале командного цикла соответствующая команда, адрес которой определяется содержимым СК, считывается из ПП и передается в РК. Содержимое СК после этого либо отсчитывается последовательно, либо устанавливается адрес новой последовательности команд, если в этом цикле декодирована команда перехода.

Система прерываний (СП) воспринимает запросы прерывания и после выполнения текущей команды, содержимое СК сохраняется в стеке и устанавливается начальный адрес подпрограммы обслуживания прерывания.

Справа на рис. 3 показаны те модули, которые предназначены для реализации собственных рабочих задач МПС. Главным из них является АЛУ. По сигналу управления, посылаемому дешифратором команд (ДШК), в этом модуле выполняется арифметическая или логическая операция с одним или двумя операндами, результатом которых является новое двоичное слово. Этот процесс происходит очень быстро, обычно за один период тактовых импульсов. Таким образом, объем реализуемых этим модулем функций в решающей мере определяет производительность МПС. Часто экономят на АЛУ для снижения аппаратных затрат и предусматривают минимальный объем операций, особенно арифметических. Это приводит к повышению затрат на программирование и снижению быстродействия МПС.

Данные (операнды) для обработки в АЛУ поступают из определенных ячеек памяти данных (ПД), где сохраняется и результат. Так как для обмена информацией между АЛУ и ПД нужно несколько периодов тактовых импульсов, часто некоторая, очень небольшая часть ПД помещается вблизи АЛУ и называется в этом случае регистрами общего назначения (РОН). Доступ к ним осуществляется очень быстро, что приводит в конечном счете к уменьшению времени выполнения команд. Между ПД, РОН и АЛУ нужно, следовательно, установить магистраль для передачи данных, ведущую ко всем портам ввода-вывода, через которые осуществляется связь МПС с внешними устройствами (ВУ). Для адресации как ячеек ПД, так и портов ввода-вывода используется адресная информация, передаваемая ДШК.

Приведенная на рис. 3 схема поясняет расчленение МПС на две основные части: управляющую (входящие в нее модули имеют штриховую окантовку), которая запускается тактовыми импульсами и выполняет командные циклы в синхронном режиме, и управляемую (относящиеся к ней модули имеют сплошную окантовку), которая в соответствии с заданной программой побуждается к выполнению определенных операций обработки и передачи информации между АЛУ, ПД и портами ввода-вывода. Связь между этими частями МПС осуществляется, главным образом, по сигналам системы управления, кроме двух случаев. Для выполнения условных переходов необходима обратная связь правой части с модулем, определяющим адрес следующей команды, чтобы передать ему признаки последнего результата (выставить флажки). А кроме того, управляющая часть должна иметь возможность вернуться к содержимому регистров.

Приведённая на рис. 3 схема отражает, прежде всего, возможные функциональные связи между модулями МПС. Практическая их реализация может быть совсем иной. Так, в частности, различные типы памяти могут объединяться в единый блок памяти и соответственно этому совместно подсоединяться на общую магистраль системы.