д) Универсальная система управления

Окончание рис. 32

Основная модель В.М. Глушкова (рис. 32 а) хорошо описывает такие сис­темы, как дискретные преобразователи (ОА), управляемые от микро­программного автомата (УА). При этом n-разрядный входной код X пре­образуется также в n-разрядный выходной код Y. Количество разрядов оп­ределяется типом процессора и равно 8, 16, 32, 64. УА есть микропрограмм­ный автомат (МПА), который по коду операции (+, –, , и др.) выдает по­следовательность микросигналов с_i.

Логическими сигналами α_j процессора являются сигналы знака, переполне­ния, равенства и др.

В.М. Глушков приводит и более абстрактный пример, когда ОА – информа­ция, заданная определенной структурой (таблица, список и др.), а УА – алгоритм ее преобразования.

Однокристальная микроЭВМ может рассматриваться как комплекс взаимо­связанных блоков, в котором ЦП – процессор, ЗУ – запо­минающее устройство, УВ – устройство ввода, УВВ – устройство вывода информации. Комплекс этих устройств представляет собой ОА, тогда УА – управляющее устройство ЭВМ (рис. 33). Структуру рис. 33 называют моделью универсального вычислителя Дж. фон Неймана.

Рис. 33

Любая ЭВМ имеет типовой набор операторов (арифметические, ло­гические, операции запоминания, пересылки, ввода, вывода и др.). С целью повышения бы­стродействия и упрощения программирования набор операторов превышает ми­нимально необходимый для решения любой за­дачи в рамках используемых чис­ленных методов. Обычно базовое множество опе­раторов состоит из 32 (64). За счет модификации способов исполнения арифметических команд, команд пересылки и др. число команд в микропроцессорах и контроллерах может доходить до 128. На заданном множестве может быть составлен алгоритм управления ОА для выполнения той или иной операции.

Пусть множество решающих операторов (РО) представлено табл. 18. Тогда алгебраическое сложение чисел выполняется по граф-схеме рис. 34. Эта граф-схема является исходной для синтеза управляющего автомата (УА). Операционный автомат при этом фор­мирует условия р₁, ..., р₄ и преобразует N₁ и N₂ в их алгебраическую сумму в соответствии с алгоритмом рис. 34.

На рисунке 32 представлены модификации модели В.М. Глушкова со свя­зью по входу (рис. 32 в) и обратной связью по выходу (рис. 32 г), а также мо­дель как композиция (объединение) модели В.М. Глушкова и мо­дели управляю­щей сис­темы (рис. 32 д).

Таким образом, в интерпретации В.М. Глушкова любое вычислительное или информационно-управляющее устройство (процессор, дисплей, интерфейс, однокристальная микроЭВМ, ре­гистр сдвига и др.) является композицией взаимодейст­вующих автоматов: опера­ционного и управляющего.

Операционный автомат реализует действия над словами (X) информации и является исполнительной частью устройства, а управляю­щий автомат выдает по­следовательность управляющих сигналов для ОА в зависимости от набора значе­ний логических сигналов {α}.

ЭВМ есть комплекс иерархически увязанных систем ОА-УА, т.к. каждый из блоков (память, ввод, вывод, процессоры, дисплей и др.) имеет свои микропро­граммные автоматы управления.