Пз №7. Составление алгоритмов и микропрограмм работы устройства управления Цель занятия:
Закрепить теоретические знания по основам построения и функционирования УУ ЦВМ.
Приобрести навыки практической работы в составлении алгоритмов работы УУ ЦВМ при выполнении типовых операций, а также микропрограмм для МПУУ.
Краткие теоретические сведения об уу цвм
Устройство управления ЦП предназначено для автоматического управления вычислительным процессом путём координации работы всех устройств ЭВМ с помощью синхронизирующих и управляющих сигналов, вырабатываемых в процессе выполнения программы. Структура УУ представлена на рис. 7.1. и включает:
БУК – блок управления командами. Он определяет последовательность выполнения команд программы, формирует адреса очередных команд, осуществляет расшифровку выбираемых из ОЗУ команд, вырабатывает исполнительные адреса операндов и производит их выборку в операционное устройство (АЛУ);
БМК – блок микрокоманд преобразует код операции (КОП) в набор управляющих сигналов (УС) и осуществляет тем самым заданную операцию;
ПУ – пульт управления предназначен для управления режимами работы процессора, а также для контроля и индикации состояния отдельных устройств;
БП – блок прерываний осуществляет прерывание выполняемой программы и временный переход на программу, обслуживающую запросы прерывания.
(Здесь ССУ – сигнал состояния устройства используется при формировании адреса очередной микрокоманды и выборе соответствующей микрокоманды в зависимости от состояния устройства;)
УС в АЛУ, ОЗУ, УВВ
Рис 7.1 Структура УУ
В состав БУК (рис. 7.2) входят: регистр команд РК, счётчик адреса команд СчК, узел формирования исполнительного адреса УФА.
Команда, выбранная из ОЗУ, записывается в РК, где хранится в течение времени цикла. КОП из РК поступает в БМК. Адресная часть команды Ак поступает в УФА для формирования исполнительного адреса Аи.
Рис. 7.2. Структура БУК
В зависимости от способа адресации, задаваемого в команде, Аи может формироваться с помощью информации, поступающей из блока регистров
(используются базовые и индексные регистры).
Если в СчК добавляется программным путём "1", то формируется адрес очередной команды и обеспечивается естественный порядок выполнения команд. Если в РК занесена команда передачи управления, то в СчК поступает через УФА адрес Ак- адрес передачи управления. По этому адресу из ОЗУ будет выбрана команда. Естественный порядок следования команд в программе в этом случае будет нарушен.
Структура БМК зависит от принципа формирования УС. По принципу формирования управляющих сигналов различают микропрограммные УУ и УУ со схемным формированием сигналов. В последних для формирования УС применяются наборы логических схем.
При программном формировании УС реализуется принцип микропрограммного управления. В этом случае УС формируется путём последовательного считывания и расшифровки микрокоманд, размещённых в ПЗУ. Каждая микрокоманда состоит из операций и адресной частей. Операционная содержит код микрооперации МО, а адресная часть Ач – информацию, необходимую для формирования адреса следующей микрокоманды. Структура БМК представлена на рис. 7.3.
Из БУК на Рг адреса микрокоманд РАМК поступает код операции. КОП интерпретируется как адрес первой микрокоманды соответствующей микропрограммы ( например, сложение). Микрокоманда считывается из ПЗУ в регистр микрокоманд РМК. Код МО, в котором задаётся выполняемая микрооперация , поступает на вход ДШМО. На выходе ДШМО формируются наборы УС, воздействующие на устройства ЭВМ. Код адресной части микрокоманды поступает в узел формирования адреса следующей команды УФАМК.
С учётом сигнала состояния устройства УФАМК формирует адрес очередной микрокоманды. Сформированный адрес передаётся в РАМК.
Рис.7.3. Структура БМК
Начинается очередной такт выборки и выполнения следующей микрокоманды. После выборки из ПЗУ последней микрокоманды в РАМК заносится из БУК код следующей операции.