Вопрос 18: Устройства управления процессора. Жесткая логика и микропрограммное управление.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭВМ - координирует совместную работу процессора, внешней памяти, устройств ввода-вывода и др. посредством управляющих сигналов, вырабатываемых устройством управления в соответствии с реализуемой программой.

Микропрограммное управление, вид иерархического управления работой цифровых вычислительных машин, при котором каждая команда является обращением к последовательности т. н. микрокоманд, обычно более низкого уровня, чем сама команда. Набор микрокоманд называется микропрограммой и обычно хранится в постоянной памяти ЦВМ, составляющей неотъемлемую часть устройства управления. Записанные в памяти микрокоманды определяют работу всех устройств машины, выбирая в каждом такте нужные совокупности элементарных машинных операций, а последовательность микрокоманд обеспечивает выполнение заданной команды. Микрокоманда может содержать три части: оперативную, в которой указываются управляющие входы всех исполнительных устройств машины; адресную, определяющую адрес следующей микрокоманды с учётом условий логических переходов (передач управления); временную, определяющую время выполнения микрокоманды. При этом код конкретной операции программы совпадает с адресом первой микрокоманды соответствующей микропрограммы.

Достоинства Микропрограммное управление состоят в том, что оно обеспечивает операционную гибкость ЦВМ и возможность изменения системы команд и состава машинных операций в зависимости от особенностей решаемых задач и условий применения машины; позволяет сравнительно престо реализовать различные сложные операции при значительной экономии машинного времени; даёт возможность строить диагностические микротесты для определения с большой точностью места неисправности в машине. Основной недостаток, обусловливающий ограниченное распространение Микропрограммное управление, — необходимость применения быстродействующих запоминающих устройств небольшого объёма (несколько тыс. слов) с временем обращения, соизмеримым с временем выполнения элементарных операций в исполнительных устройствах. В вычислительных машинах 3-го поколения широко используется также метод управления, при котором микропрограмма реализуется с помощью системы устройств, а не в виде команд, записанных в памяти ЭВМ; высокое быстродействие, большие объёмы оперативной памяти и богатое математическое обеспечение этих машин позволяют сделать управление более эффективным, чем при Микропрограммное управление в ЦВМ 2-го поколения.

Управляющий автомат, назначением которого является реализация микропрограммы (т. е. управление ее выполнением), называется микропрограммным автоматом (МПА).

Отличие МПА с “жесткой” логикой от МПА с программируемой логикой состоит в том, что в МПА с “жесткой” логикой закон функционирования определяется способом соединения логических элементов, в то время как в МПА с программируемой логикой он задается программой, хранимой в ячейках памяти, называемых управляющей памятью, либо памятью МК.