2. Пристрій управління

Коди операції команд програми, які сприймаються керуючої частиною мікропроцесора, розшифровані і перетворені в ній, дають інформацію про те, які операції треба виконати, де в пам'яті розташовані дані, куди треба спрямувати результат і де розташована наступна за виконуваною команда. 

Керуючий пристрій має достатньо коштів для того, щоб після сприйняття та інтерпретації інформації, одержуваної в команді, забезпечити переключення (спрацювання) всіх необхідних функціональних частин машини, а також для того, щоб підвести до них дані і сприйняти отримані результати. Саме спрацьовування, тобто зміна стану двійкових логічних елементів на протилежне, дозволяє за допомогою комутації вентилів виконувати елементарні логічні і арифметичні дії, а також передавати необхідні операнди в функціональні частини мікроЕОМ. 

Пристрій управління в суворій послідовності в рамках тактових і циклових тимчасових інтервалів роботимікропроцесора (такт - мінімальний робочий інтервал, протягом якого відбувається одна елементарна дія; цикл - інтервал часу, протягом якого виконується одна машинна операція) здійснює: вибірку команди; інтерпретацію її з метою аналізу формату, службових ознак і обчислення адреси операнда (операндів); встановлення номенклатури і часовій послідовності всіх функціональних керуючих сигналів; генерацію керуючих імпульсів і передачу їх на керуючі шини функціональних частин мікроЕОМ і вентилі між ними; аналіз результату операції і зміну свого стану так, щоб визначити місце розташування (адреса) наступної команди. 

3. Особливості програмного та мікропрограмного управління

У мікропроцесорах використовують два методи вироблення сукупності функціональних керуючих сигналів: програмний та мікропрограмних. 

Виконання операцій в машині зводиться до елементарних перетворень інформації (передача інформації між вузлами в блоках, зсув інформації у вузлах, логічні поразрядное операції, перевірка умов і т.д.) в логічних елементах, вузлах і блоках під впливом функціональних керуючих сигналів блоків (пристроїв) управління. Елементарні перетворення, нерозкладних на більш прості, виконуються протягом одного такту сигналів синхронізації і називаються мікрооперацій. 

В апаратних (схемних) пристроях управління кожної операції відповідає свій набір логічних схем, що виробляють певні функціональні сигнали для виконання мікрооперацій в певні моменти часу. При цьому способі побудови пристрою управління реалізація мікрооперацій досягається за рахунок одного разу з'єднаних між собою логічних схем, тому ЕОМ з апаратним пристроєм управління називають ЕОМ з жорсткою логікою управління. Це поняттявідноситься до фіксації системи команд у структурі зв'язків ЕОМ і означає практичну неможливість будь-яких змін в системі команд ЕОМ після її виготовлення. 

При мікропрограмного реалізації пристрою управління до складу останнього вводиться ЗУ, кожен розряд вихідного коду якого визначає появу певного функціонального сигналу керування. Тому кожній мікрооперації ставиться у відповідність свій інформаційний код - мікрокоманда. Набір мікрокоманд і послідовність їх реалізації забезпечують виконання будь-якої складної операції. Набір мікрооперацій називається мікропрограмою. Спосіб управління операціями шляхом послідовного зчитування та інтерпретації мікрокоманд з ЗУ (найбільш часто у вигляді мікропрограмного ЗУ використовують швидкодіючі програмовані логічні матриці), а також використання кодів мікрокоманд для генерації функціональних керуючих сигналів називають мікропрограмним, а мікроЕОМ з таким способом управління - мікропрограмним або зі збереженою ( гнучкої) логікою управління. 

До мікропрограма пред'являють вимоги функціональної повноти і мінімальності. Перша вимога необхідно для забезпечення можливості розробки мікропрограм будь-яких машинних операцій, а друге пов'язане з бажаннямзменшити обсяг використовуваного обладнання. Облік чинника швидкодії веде до розширення мікропрограм, оскільки ускладнення останніх дозволяє скоротити час виконання команд програми. 

Перетворення інформації виконується в універсальному арифметико-логічному блоці мікропроцесора. Він зазвичай будується на основі комбінаційних логічних схем. 

Для прискорення виконання певних операцій вводяться додатково спеціальні операційні вузли (наприклад, циклічні сдвігателі). Крім того, до складу мікропроцесорного комплекту (МПК) БІС вводяться спеціалізовані оперативні блоки арифметичних розширювачів. 

Операційні можливості мікропроцесора можна розширити за рахунок збільшення числа регістрів. Якщо в регістровому буфері закріплення функцій регістрів відсутній, то їх можна використовувати як для зберігання даних, так і для зберігання адрес. Подібні регістри мікропроцесора називаються регістрами загального призначення (РОН). У міру розвитку технології реально здійснено виготовлення в мікропроцесорі 16, 32 і більше регістрів. 

У цілому ж, принцип мікропрограмного управління (ПМУ) включає наступні позиції: 

1) будь-яка операція, реалізована пристроєм, є послідовністю елементарних дій - мікрооперацій; 

2) для керування порядком проходження мікрооперацій використовуються логічні умови; 

3) процес виконання операцій у пристрої описується у формі алгоритму, репрезентованої в термінахмікрооперацій і логічних умов, званого мікропрограмою; 

4) мікропрограма використовується як форма подання функції пристрою, на основі якої визначаються структура і порядок функціонування пристрою в часі. 

ПМУ забезпечує гнучкість мікропроцесорної системи і дозволяє здійснювати проблемну орієнтацію мікро-і мініЕВМ.