38. Функції пристрою керування

Процесс выполнения команд представляет собой последовательность от­дельных шагов — фаз. Например, ранее уже рассматривалась последова­тельность фаз извлечения, косвенной адресации, выполнения и прерыва­ния. Каждая фаза, в свою очередь, представляет собой последовательность простейших операций, называемых микрооперациями. Отдельная микро­операция — это передача данных между регистрами, передача данных из регистра на внешнюю магистраль, сложение в АЛУ и т.п.

Устройство управления решает две задачи: организует выполнение процес­сором микроопераций в нужной последовательности и формирует управ­ляющие сигналы, необходимые для выполнения каждой микрооперации.

Формируемые в устройстве управления сигналы открывают или закрывают соответствующие логические вентили, что приводит в результате к передаче данных в регистры или из регистров и выполнению операций в АЛУ.

Один из подходов к реализации устройства управления состоит в том, что устройство строится как комбинационная логическая схема (подобные уст­ройства принято называть устройствами с жесткой логикой — hardwired implementation). На вход этой схемы подаются логические сигналы, соот­ветствующие текущей машинной команде, а на выходе формируется мно­жество управляющих сигналов.

Если набор команд специфици­рован, т.е. известны все операции и методы адресации, определены все программно доступные регистры, значит, известны все функции, которые долженвыполнять процессор. Перечень функций следует еще дополнить информацией овнешнем, интерфейсе процессора (как правило, магистральном) и о том, какдолжны обрабатываться прерывания. Таким образом, для спецификации функ­ций процессора нам необходима следующая информация: перечень операций (кодов операций в машинных командах);

• перечень режимов адресации;

• программно доступные регистры;

• интерфейс модулей ввода-вывода;

• интерфейс модулей памяти;

• сведения об обработке прерывавши.

39. Мікрооперації

Процесс выполнения программы является последовательностью циклов вы­полнения отдельных команд, причем сам цикл разбивается на более мелкие компоненты. Мы ранее обсуждали эти компоненты — фазы извлечения, косвен­ной адресации, выполнения и прерывания. Выло отмечено, что фазы извлечения и выполнения присутствуют в цикле выполнения любой команды, а другие фазы включаются в цикл по мере необходимости.

Но для разработки устройства управления нам придется продолжить де­композицию операций. В дальнейшем мы увидим, что каждая более мелкая фа­за включает в том или ином виде операции с регистрами процессора. Будем на­зыватьтакие операции микрооперациями. Микро- означает, что каждая опера­ция очень проста и совершается очень быстро. На рис. 14.1 показана декомпозиция операций в соответствии с обсуждаемой концепцией.

Резюмируя сказанное выше, отметим, что процесс выполнения программы представляет собой последовательность циклов выполнения отдельных команд. Каждый цикл включает несколько фаз — извлечение, косвенная адресация, вы­полнение, прерывание. Каждая фаза разбивается на элементарные операции— микрооперации.