7. Процедура выполнения команд

Стандартные фазы работы ЦП включают в себя:

• выборку команды, вычисление адреса и выборку операндов,

• выполнение команды и запись результатов,

• обработку прерывания,

• изменение состояния процессора и системы в целом.

Выборка команд- передача содержимого счетчика команд в регистр адреса памяти, считывание команды из основной памяти в регистр команды, модификация содержимого счетчика команд для выборки следующей команды.

Выборка операнда- вычисление адреса и обращение в основную память или к регистру локальной памяти. Операнд считывается и принимается в регистр АЛУ.

Выполнение команды (арифметическая операция)- инициализация кодом операции цикла работы устройства управления, которое, в свою очередь, управляет работой АЛУ, регистров и схем сопряжения. Результат выполнения передается в локальную или основную память и процессор переходит к выборке и выполнению следующей команды.

Использование конвейера команд позволяет совместить различные этапы выполнения нескольких команд, что существенно увеличивают пропускную способность процессора, однако эффективность их использования зависит от управления (синхронизации), числа уровней обработки (ступеней конвейера). Опыт разработки ЭВМ общего назначения и проведенные исследования показывают, что технически и экономически целесообразной является совмещенная обработка 5-6 команд.

6. Язык микроопераций

Микрокоманда – совокупность микроопераций, выполняемых параллельно во времени.

Микрооперация- элементарная функциональная операция, производящая какое-либо элементарное действие над данными и выполняемая в течение одного тактового интервала (машинного такта). Понятиемашинный тактиспользуется для определения временных соотношений между различными этапами машинной команды. Границы такта задаются синхросигналами, вырабатывающимися специальными устройством – генератором синхросигналов.

Существуют разные уровни рассмотрения функционирования вычислительных устройств. Каждому уровню можно поставить в соответствие определенный язык формализованного описания.

Если требуется рассмотреть работу отдельного логического элемента или устройства на уровне электронных схем, то ее можно однозначно описать на языке дифференциальных уравнений для токов и напряжений.

Если рассматривать сложное устройство (параллельный сумматор), то в качестве языка описания лучше всего подойдет язык булевых функций. То есть мы вынуждены перейти на более общий уровень.

Язык микрооперацийпредназначен для описания цифровых вычислительных устройств, функционирование которых рассматривается на уровне регистров. Поэтому язык микроопераций также называютязыком регистровых передач. С его помощью можно просто и наглядно описывать регистры, слова, массивы памяти, элементы и части машинных слов и массивов, элементы регистров и отдельные ячейки памяти, операции передачи машинных слов и частей слов.

Описание слов, регистров и шин

Описание n-разрядного слова на языке микроопераций содержит его название - идентификатор и разрядный указатель. Разрядный указатель состоит из номеров старшего и младшего разрядов слова, разделенных знаком разделителя ÷. Пример

Аналогичным образом описание регистра состоит из названия (идентификатора) и разрядного указателя.

Например, описание регистра команды (РгК) и его отдельных частей (подрегистров) можно записать следующим образом:

РгК[031],

Р

РгК

гК[07] или РгК[КОП],

Вразрядном указателе регистра можно указать идентификатор части слова, а значение отдельного разряда регистра можно выделить и так:

РгК[6].

Совокупность линий (цепей), предназначенных для передачи слова, или, в более общем случае кодов и сигналов, объединенных общим функциональным назначением (например, адрес операнда), называется шиной. Шина, по которой в устройство поступает во внешнюю среду или из внешней среды подается слово (адрес операнда, операнд, команда), описывается также как и регистр и слово, идентификатором и разрядным указателем.Например, описание шины, по которой подается 24-разрядный адрес:.