Управляющий блок (уб)

Управляющий блок выполняет две основные функции:

• производит выборку команд программы в необходимом порядке из внешнего ЗУ;

• дешифрует выбранную команду и управляет выполнением микроопераций и микрокоманд в течение одного машинного цикла.

Для выполнения перечисленных функций в состав УБ входят соответствующие аппаратные средства: счетчик команд (СТК), регистр адреса (РА) и устройство управления выполнением команды (УУВК).

Обрабатываемые данные и программа загружаются пользователем в основную память – ЗУ, которое является внешним, по отношению к ЭВМ устройством. Данные из внешних устройств поступают на внутреннюю шину МП (ЭВМ) через ШФ в виде n-разрядных слов. Для выборки необходимой команды ЭВМ должна обратиться к конкретной ячейке ЗУ, выставить на адресных входах ЗУ код этой ячейки.

Эту операцию выполняет РА, к выходам которого подключена адресная шина. Так как данные и фрагменты программы могут храниться в любом месте ЗУ, то РА памяти должен иметь разрядность, не меньшую адресной разрядности ЗУ. поэтому в большинстве случаев в ЭВМ и МП разрядность РА больше длины слова данных. Например, в наиболее распространенных восьмиразрядных МП используется двухбайтовая (16-разрядная) адресная шина, позволяющая обращаться к 65536 ячейкам ЗУ.

Номер ячейки памяти, к которой требуется обращение, может находиться в различных узлах процессора. Поэтому при выборке данных из ЗУ адрес ячейки выставляется на шину данных и с ней переписывается в РА по управляющему сигналу У25 (вход с регистра). При этом другой управляющий сигнал – У26 (Ш/СТК) – устанавливает регистр в режим приема информации с шины (Ш), а не со счетчика (СТК). Т.к. разрядность шины данных меньше разрядности адреса, тот запись адреса производиться за два такта: сначала младшие разряды, затем старшие (по управляющему сигналу У27 «МП/СР»).

Адрес ячейки ЗУ, в которой находится команда, вырабатывается счетчиком команд СТК, многоразрядный выход которого соединен напрямую с входом РА. Поэтому при выборке команд из ЗУ регистр адреса переводят в режим приема информации от счетчика (сигнал У26) и сигналом У25 переписывают содержимое адреса СТК в РК.

СТК – счетчик команд, определяет очередность выборки команд из ЗУ;

РК – регистр команд, предназначен для хранения кода, выполняют команды. Сменить информацию в этом регистре можно только после выполнения всех микрокоманд, составляющих текущую команду. После завершения всех операций текущей команды начинается новый цикл. После выборки команды из ЗУ она поступает через РК в устройство управления выполнением команды (УУВК).

УУВК – предназначено для организации необходимой последовательности действия всех остальных узлов МП (ЭВМ). УУВК состоит из дешифратора команд DK, устройства памяти микрокоманд ПЗУмк, счетчика микрокоманд СТКмк и устройства управления выполнением микрокоманд УУВмк.

Дешифратор командDK расшифровывает код команды с учетом признаков П выполнения логических условий в предыдущем машинном цикле (при выполнении предыдущей команды). Преобразованный многоразрядный код команды поступает на ПЗКмк, в котором хранится микропрограммы выполнения всех команд. Выбор необходимой микропрограммы осуществляется кодом, поступающим от DK, а пошаговое исполнение микропрограммы управляется счетчиком микрокоманд. СТмк получает единичное приращение и обнуляется при окончании последнего машинного такта, заданного кодом команды.

К

Управляющий блок УБ

Устройство управления выполнением микрокоманд УУВмк формирует последовательность сигналов, управляющих микрооперациями, необходимыми для выполнения данной микрокоманды. Эта последовательность формируется в пределах одного машинного такта, и обычно является многофазной (2÷4 фазы).Временные границы такта и фазы управляющих сигналов задаются синхроимпульсами (СИ), которые или генерируются внутри УУВК, или поступают от внешнего генератора синхросигналов. Благодаря многофазности синхросигналов в одном такте микропроцессора может быть совершено несколько последовательных групп событий.

Схематически УУВКмк представляет собой набор формирователей управляющих сигналов, фазы и длительности которых согласованы с синхроимпульсами. Количество формирователей определяется числом управляющих сигналов, выходящих из УУВКмк. Разрешение на работу того или иного формирователя в данном такте поступает от ПЗУмк в виде микрокоманды.

Хранение микропрограмм в специальном ПЗУ позволят вносить изменения в систему в команд микропроцессора и на основе одной и той же базовой БИС получать сигнализированные устройства обработки данных, ориентированные на выполнение различных задач . Чтобы предоставить такую возможность не только разработчику, но и пользователю МП, устройство памяти можно выполнять в виде перепрограммируемого ПЗУ. Такое ППЗУ встраивается в БИС микропроцессора и дает возможность потребителю записать в нее необходимую систему команд.

Если же специализация МП не требуется и система команд жестко определена разработчиком, то ПЗУмк можно заменить дешифратором микрокоманд Dмк. Такая замена усложняет структуру УУВКмк, но увеличивает быстродействие микропроцессора. в совершенных МП применяются оба способа построения УУВК как с микропрограммным ЗУ, так и с жесткой логикой.