Способы организации управления выполнения операции.
Устройство управления (УУ) – управляет работой процессора, обеспечивая автоматическое выполнение, команд программы. Выполнение команды процессором, представляет собой последовательность следующих действий, иногда называемых машинными циклами:
Выборка команды из памяти и её декодирование (дешифрация кода операции) формирование исполнительного адреса операнда.
Исполнение операции и запись результата в память
Формирование адреса следующей команды.
Для выполнение каждого машинного цикла, необходим ряд управляющих сигналов, формируемых, устройством управления.
В зависимости от способа формирования управляющих сигналов, различают 2-а основных типа, аппаратной (жесткой) логикой и микропрограммные с хранимой в памяти логикой.
В аппаратных УУ для каждой операции задаваемой кодом операции команды, строиться набор схем которые в нужных тактах формируют соответствующие управляющие сигналы.
Признаки условий
Управляющие
сигналы
Код команды поступает на вход дешифратора команд и схему управления их выполнения. Код команды обычно состоит из 2 частей.
Операционный - содержит информацию о действии, которое должно выполняться машиной в данный момент.
Адресный – содержит информацию об адресах операндах участвующих в операции.
Управляющий блок расшифровывает поступившую команду и в соответствии с её кодом, вырабатывает управляющие сигналы в необходимой последовательности. Управляющий блок построен таким образом, что расшифровке поддаются только те команды, которые входят в систему команд данного МП. Любая другая команда не будет расшифрована, а следовательно и исполнена.
Недостатки:
Невозможность введения новой команды, без существенного изменения схемы МП.
Сложность структуры этого типа управления.
Достоинство:
Высокое быстродействие.
При реализации простой системы команд узлы устройства управления с жёсткой логикой экономичный и позволяет обеспечить наибольшее быстродействие среди всех возможных. Методов построения УУ. Однако с возрастанием сложности системы команд. Усложнялись и схемы автоматов с жесткой логикой при этом их быстродействие уменьшалось.
В уу с микропрограммным управлением
Каждой операции соответствует набор микрокоманд хранимых в памяти микрокоманд (Управляющие ЗУ). Каждая микрокоманда несет информацию об микрооперациях подлежащих выполнению в течении машинного такта. И указания, какая микрокоманда должна быть выбрана из памяти следующей.
Т.е. всякая микрокоманда состоит из 2-х частей
Операционной – которая определяет вид действий.
Адресной – которая обеспечивает формирование адреса следующими микрокомандами.
Последовательность
микрокоманд выполняющих одну машинную
команду образует микропрограмму.
В управляющих ЗУ для всех видов команд хранится набор составляющих их микрокоманд (микропрограмм)
Сначала команда подается на вход управляющего ЗУ. Происходит выборка первой микрокоманды микропрограммы. Относящейся к этой команде и поступление её на дешифратор микрокоманд и схему управления их выполнения.
Дешифратор – расшифровывает код операционной части. Вырабатывает управляющие сигналы, которые подаются в обрабатывающую часть МП.
Схема управления выполнения микрокоманд по коду адресной части микрокоманды и признакам условий, которые вырабатываются обрабатывающей частью МП, формирует адрес следующей микрокоманды, подаваемый, а управляющие ЗУ. После выполнения всех микрокоманд образующих команду вырабатывается сигнал выборки следующей команды.
Такой способ управления позволяет легко вносить изменения в систему команд МП:
Для введения новой команды достаточно записать в ЗУ микропрограммы её выполнения.
Недостаток:
Необходимость обращения управляющему ЗУ в каждом такте выполнения микропрограммы, что ограничивает скорость работы МП, быстродействие управляющего ЗУ.
1.2. Шинная структура связи и режим работы МПС
Состав типовой микропроцессорной системы
Основными функциями процессора являются:
Обработка данных
Она включает в себя пересылку данных от одного узла к другому и выполнение операций над ними.
Управление
Определяет, как обрабатывать данные
Для того чтобы процессор выполнял свои функции необходимы дополнительные устройства.
Для хранения команд программы и констант, необходимых при вычислениях.
Дополнительные регистры, в которых можно было бы размещать промежуточные результаты и другую сменяемую информацию.
Устройства для ввода данных в процессор и вывода результатов обработки.
Память – это специализированное электронное устройство, предназначенное для записи хранения и выдачи информации представленной в виде цифровых кодов.
Порты ввода вывода - это специализированные микросхемы при помощи, которых МПС может общаться с внешним миром.
Порт ввода – это специальное электронное устройство, на которое из вне поступают какие либо электрические сигналы, предназначенные для управления микропроцессорным устройством.
Порт вывода – выполняет обратную функцию. В них процессор записывает различные числа, которые затем поступают на внешние устройства в виде электрических сигналов для управления этими устройствами.
Все 3 части МПС связаны между собой шинами.