16. Центральное устройство управления

Предназначено для автоматического выполнения программ путем выработки управляющих сигналов, необходимых для выполнения всех команд, координирующих работу узлов и блоков ЭВМ. В соответствии с принципом программного управления ЦУУ формирует управляющие сигналы для реализации следующих функций:

• выборка из ОЗУ кода очередной команды;

• расшифровка кода операции и признаков команды;

• формирование исполнительного адреса;

• выборка операндов;

• выполнение машинной операции;

• анализ запросов на прерывание исполняемой программы;

• формирование адреса следующей команды;

• запись результатов в ОЗУ.

Для этого ЦУУ содержит:

• регистр команд;

• блок адреса команды;

• блок управления операциями прерываний;

• блок тактовых импульсов.

Устройства управления классифицируются следующим образом:

1. микропрограммные;

2. аппаратные;

3. смешанные.

В микропрограммных УУ каждому управляющему сигналу соответствует определенное слово, хранимое в специальной памяти ПЗУ, называемое микрокомандой. Совокупность микрокоманд образует микропрограммы и соответствующие последовательности управляющих сигналов для выполнения некоторых операций. Управление осуществляется путем чтения из микропрограммной памяти микрокоманд и их преобразование в сигналы по управляющим цепям. Изменение набора команд, выполняемых П сводится к замене содержимого памяти микропрограмм и не требует изменения состава аппаратных средств, что является достоинством устройства. Недостаток: частое обращение к ПЗУ, следовательно большое время выполнения.

В аппаратных УУ управляющие сигналы формируются специальными аппаратными средствами (электронными схемами) и изменение ранее заложенной структуры последовательностей соответствующих сигналов без изменения в аппаратных средствах невозможно, что является главным недостатком. Достоинство: нет обращений к памяти.

УУ смешанного типа. Здесь управляющие сигналы осуществляются частью по микропрограммному, а частью по аппаратному способам.

По способу построения рабочего цикла выделяют УУ:

1. с прямым циклом (в два этапа: выборка команды и её выполнение);

2. с обратным циклом (выполнение команды предыдущего цикла и выборка следующей команды);

3. с совмещенным циклом (используются многокомандные процедуры, совмещающие оба способа).

По способу выработки управляющих сигналов определяют УУ:

1. централизованные (вырабатывает всю последовательность сигналов для всех команд);

2. смешанные (применяются в программах с собственными узлами управления);

ЦУУ вырабатывает основные сигналы, а затем передает управление местному узлу управления, само при этом приостанавливает работу. Применяется для выполнения длинных операций.

По способу синхронизации выделяют УУ:

1. с постоянным числом тактов;

2. с переменным числом тактов.

17. Арифметико-логическое устройство

Выполняет арифметические и логические операции над двоичными кодами команд и данных, поступающих в него. Единственное устройство, которое преобразует информацию, все остальные передают или хранят её.

Состав АЛУ:

1. регистр для хранения кодов операций;

2. сдвигатели на единицу или на несколько разрядов;

3. преобразователи кода;

4. сумматоры (накапливающего и комбинационного типа, последовательные и параллельные);

5. схема управления.

Типы АЛУ:

• по системам счисления: с двоичной и десятичной арифметикой;

• по формам представления числовых данных: естественной и нормальной формы;

• по виду связей между узлами: с непосредственными связями (рис. 1) и с магистральной структурой (рис. 2);

• по типу использования элементов и узлов: блочные (для каждого вида представляемых чисел свой блок) и многофункциональные (для мини и средних ЭВМ).

ОЗУ

Р1 ОЗУ входная



магистраль

Схема сумматор сдвигатель

у

коммутатор

правления

Р2

Р2

Р3

Р4

Р2

Рис. 1

Рис. 2