Организация устройства управления.

Центральный процессор включает в себя две основные части: операционную и управляющую (или устройство управления).

Операционная часть состоит из регистров, счетчиков, сумматоров, дешифраторов и т. п., предназначена для хранения и преобразования двоичных слов и выполняет микропрограмму, состоящую из микрокоманд (МК).

Микрокоманда может состоять из одной или нескольких микроопераций.

Микрооперация – это элементарная функциональная операция, выполняемая под воздействием одного управляющего сигнала в течение одного такта. Если в течение одного такта выполняется несколько микроопераций под воздействием различных управляющих сигналов, то они объединяются в одну микрокоманду.

Устройство управления (УУ) служит для выработки последовательности управляющих сигналов, под воздействием которых выполняются микрооперации.

Микропрограммная реализация устройства управления.

Схема Уилкса.

Введем обозначения:

РАМК - регистр адреса микрокоманд.

Р МК – регистр микрокоманд

Микропрограмма, состоящая из микрокоманд, записывается в память микрокоманд. Каждая микрокоманда состоит из двух частей: управляющей части, где кодируются управляющие сигналы Vi и адресной части. В адресной части микрокоманды кодируется адрес ячейки памяти, где хранится следующая выполняемая микрокоманда. В начальный момент времени на РАМК подается адрес ячейки памяти, где хранится первая микрокоманда. По этому адресу из памяти микрокоманда считывается и подается на регистр микрокоманд.

Из управляющей части микрокоманды управляющие сигналы подаются на вентили в операционную часть ЦП, а из адресной части на регистр адреса микрокоманд в следующем такте заводится адрес следующей выполняемой микрокоманды.

Пример реализации устройства управления центральным процессором при выполнении двухадресной команды.

Первый и второй операнды имеют косвенно-регистровую адресацию. Результат записывается на место второго операнда.

1 этап. Выбор команды из памяти.

V1 РАП:=СчК

V2 РЧП:=Чт(РАП)

V3 РК:=РЧП

V4 СчК:=СчК+n

2 этап. Дешифрация кода операции.

3 этап. Формирование исполнительного адреса и выбор операндов.

V5 РАРП:=РК (R1)

V6 РЧРП:=Чт (РАРП) (выбор адреса первого операнда из РОНов)

V7 РАП:=РЧРП

V2 РЧП:=Чт (РАП) (выбор первого операнда из ОП)

V8 Р1:=РЧП

V9 РАРП:=РК (R2)

V6 РЧРП:=Чт (РАРП) (выбор адреса второго операнда из РОНов)

V7 РАП:=РЧРП

V2 РЧП:=Чт (РАП) (выбор второго операнда из ОП)

V10 Р2:=РЧП

4 этап. Выполнение операции в АЛУ.

V11 РС=Р1 операция Р2

5 этап. Запись результата.

V12 РЧП:=РС

V13 Зп (РАП)=РЧП

Отметим, что 4 этап представлен условно 1 микрооперацией. При рассмотрении функционирования АЛУ 4 этап заменяется микропрограммой.

Совместим микрооперацию во времени.

После совмещения микроопераций.

1 этап. Выбор команды из памяти

V1 РАП:=СчК

V2 РЧП:=Чт(РАП)

V3, V4 РК:=РЧП, СчК:=СчК+n

2 этап. Дешифрация кода операции

Формирование исполнительного адреса и выбор операндов

V5 РАРП:=РК(R1)

V6 РЧРП:=Чт(РАРП)

V7,V9 РАП:=РЧРП,РАРП:=РК(R2)

V2.V6 РЧП:=Чт(РАП), РЧРП:=Чт(РАРП)

V7 ,V8 РАП:=РЧРП,Р1:=РЧП

V2 РЧП:=Чт(РАП)

V10 Р2:=РЧП

4 этап. Выполнение операции в АЛУ

V11 РС:=Р1 операция Р2

5 этап. Запись результатов

V12 РЧП:=РС

V13 Зп(РАП):=РЧП