Тема 3.7. Назначение и классификация уу

У стройство управления (УУ) предназначено для выработки управляющих сигналов, под воздействием которых происходит преобразование информации в арифметико-логическом устройстве, а также операции по записи и чтению информации в/из запоминающего устройства. Упрощенная структурная схема устройства управления (УУ) показана на рис.24.

Рис. 24 Структурная схема УУ

Основные функции УУ:

1. Формирование адреса инструкции.

2. Считывание инструкции из ОЗУ (ПЗУ) и ее хранение во время выполнения.

3. Дешифрация кода операции.

4. Формирование управляющих сигналов.

5. Считывание из регистра команд и регистров микропроцессорной памяти отдельных составляющих адресов операндов (чисел), участвующих в вычислениях, и формирование полных адресов операндов.

6. Выборка операндов (по сформированным адресам) и выполнение заданной операции обработки этих операндов.

7. Запись результатов операции в память.

8. Формирования адреса следующей команды программы.

По принципу формирования и развертывания временной последовательности управляющих сигналов различают УУ:

• аппаратного (схемного) типа, выполненным в виде управляющего автомата с жесткой логикой, в котором функции переходов и выходов реализуются набором логических элементов, а требуемое количество состояний автомата задается множеством запоминающих элементов;

• микропрограммного типа, в которых блок управления реализован как блок микропрограммного управления.

По способу построения рабочего цикла различают УУ:

• с прямым циклом,

На первом этапе производится выборка из памяти команды, а затем следуют этапы выполнения машинной операции.

• с обращенным циклом,

В первую очередь выдаются управляющие сигналы для выполнения машинной операции по коду команды, поступившей в ЦУУ на предыдущем цикле (предвыборка команд), а затем из памяти выбирается код команды, которая будет исполняться в следующем цикле.

• с совмещением во времени циклов выполнения нескольких команд (конвейером команд).

По способу синхронизации работы ЭВМ в зависимости от числа тактов в цикле выполнения команды различают УУ:

• с постоянным числом тактов;

• с переменным числом тактов.

В микропрограмме рабочего цикла выделяют общую и специальную части. К общей части относятся микрокоманды, исполняемые в цикле любой команды: выборка команды, анализ запросов на прерывание, формирование адреса следующей команды, анализ состояния процессора. Эти микрокоманды выполняются за постоянное число тактов.

К специальной части относятся микрокоманды, по которым вырабатываются управляющие сигналы в зависимости от содержания операционной части исполняемой команды. В этом случае количество тактов будет переменным для различных команд. В современных ЭВМ с различной структурой используемых команд, число тактов зависит от формата выбираемой команды, структуры ее адресной части и длины операндов.

По общей организации управление может быть:

• централизованным;

• Блок управления УУ вырабатывает все УС (управляющие сигналы) микроопераций для всех команд, выполняемых процессором;

• смешанным

По принципу организации циклов различают УУ:

• синхронного типа, в которых время цикла может быть постоянным или переменным;

• асинхронного типа, в которых продолжительность цикла определяется фактическими затратами времени на выполнение каждой операции. В этом случае необходимо вырабатывать сигналы об окончании операции;

• смешанного типа, где частично реализуются оба предыдущих принципа организации циклов.