41. Пристрої управління із жорсткою логікою

Основными входными сигналами для него являются тактовые импульсы, код в регистре команд, флаги и управляющие сигналы магистрали. Коды флагов и управляющие сигналы магистрали подаются в устройство управления непосредственно, без промежуточного преобразования, а код команды и тактовые импульсы предварительно обрабатываются.

Сначала рассмотрим код команды. Устройство управления должно проана­лизировать код команды и сформировать соответствующий набор управляющих сигналов, свой для каждой команды. Для упрощения работы устройства управ­ления каждый вариант кода команды желательно преобразовать в отдельный сигнал. Такое преобразование выполняется дешифратором — схемой, которая каждую кодовую комбинацию на входных линиях преобразует в сигнал на од­ном из множества выходов. В общем случае дешифратор имеет п входных линий и 2" выходных. Каждая из 2" двоичных кодовых комбинаций на п входных ли­ниях возбуждает сигнал на одной из 2" выходных линий. Пример такого преоб­разования представлен в табл. 14.3. Дешифратор в реальном устройстве управле­ния имеет более сложную формулу преобразования, поскольку в процессорах часто код команды имеет переменную длину. С примерами схемной реализации дешифраторов вы сможете познакомиться в приложении А.

Узел синхронизации устройства управления формирует повторяющуюся после­довательность импульсов. Период следования тактовых импульсов должен быть дос­таточно большим, чтобы в течение этого времени сигналы могли распространиться по линиям магистралей и пройти через логические схемы процессора. Как будет по­казано далее, в каждом такте машинного цикла обработки команды устройство управления формирует свою последовательность сигналов. Поэтому тактовые им­пульсы подаются на вход счетчика синхронизации, а его выходы используются уст­ройством управления в качестве номера текущего такта. В конце цикла счетчик сбрасывается в исходное состояние, соответствующее такту t_1.

На схеме, представленной на рис. 14.10, показаны дешифратор и счетчик синхронизации тактов.

Логическая схема устройства управления

Теперь нам осталось рассмотреть, как с помощью логических комбинацион­ных схем входные сигналы преобразуются в устройстве управления в выходные. По существу, нам необходимо для каждого формируемого управляющего сигнала построить булеву функцию преобразования комбинации входных сигналов. Лучше всего это пояснить на примере. Вернемся вновь к примеру, представлен­ному на рис. 14.5. В сопутствующей примеру табл. 14.1 выписаны последователь­ности микроопераций и управляющих сигналов для трех из четырех фаз цикла обработки команды.

Рассмотрим один из управляющих сигналов -— С₅. По этому сигналу данные с внешней магистрали считываются в регистр MBR. Этот сигнал в табл. 14.1 ис­пользуется дважды. Определим два новых управляющих сигнала, Р и Q, комби­нация которых определяет текущую фазу цикла обработки командам!

PQ — 00 фаза извлечения

PQ = 01 фаза косвенной адресации

PQ = 10 фаза выполнения

PQ = 11 фаза прерывания