Алгоритм работы управляющего автомата

Управляющее устройство МП состоит из двух независимых частей:

- первичного автомата, управляющего процессами внутри МП;

- схемы, обрабатывающей сигналы и генерирующей управляющие сигналы в МП-системе

Схема алгоритма функционирования управляющего автомата в тече­ние рабочего цикла

Начало машинного цикла

Выполнение рабочего цикла команды начинается с опроса триггера прерывания. Если запрос прерывания поступил, то автомат передает управление специальной подпрограмме обработки прерывания и выполняется соответ­ствующая программа обслуживания данного запроса прерывания. При от­сутствии прерывания управляющий автомат генерирует управляющие сиг­налы выборки команды из памяти и формирования в СК адреса следующей команды. После выборки команды автомат дешифрует КОП в команде и генерирует серию управляющих сигналов, соответствующих КОП, обеспе­чивая реализацию в МП заданной операции.

Код команды определяет количество машинных циклов, необхо­димых для выполнения данной команды. Количество машинных цик­лов в зависимости от кода команды может изменяться от 1 до 5. Под машинным циклом понимается время извлечения кода команды или одного байта команды.

Любой машинный цикл может состоять от 3 до 5 машинных так­тов. Под машинным тактом понимается период следования Тп тактируюших импульсов тактовой последовательности f1 ГТИ. В начале ка­ждого машинного цикла первичный автомат выдает сигнал СИНХР для синхронизации МПС.

Особенности функционирования графа состояний МП заключаются, в следующем. Любой машинный цикл включает обязательные три такта: Т1, Т2, ТЗ. Такты Т4, Т5 применяются для внутренних операций МП. Подача сигнала высокого уровня на вход RESET длительностью не менее трех периодов тактовой частоты устанавливает РС МП в нулевое состояние.На ША выставляется адрес команды и МП формирует сигнал СИНХР и выставляет на ШД словосостояния процессора (SW), которое по сигналу строба с ГТИ запоминается в начале такта Т2 во внешнем буферном регистре. В такте Т2 МП анализирует сигна­лы READY,HLTA,HOLD. При наличии сигнала высокого уровня на входе READY и отсутствии сигналов HLTA,HOLD МП переходит к такту ТЗ, в котором производится чтение слова или запись его в память. Состояния первичного автомата Т4 и Т5 отводятся для реализации опе­рации; заданной кодом команды Выполнение сложных команд может потребовать от первичного автомата неоднократного прохода по тактам Т1-Т5. В такте Т2 при наличии сигналов READY, и HOLD производится установка внутреннею триггера захвата Тг.2. Однако переход к режи­му захвата до такта ТЗ не разрешается, так как МП должен закончить обмен с ВУ. Если текущий машинный цикл содержит такты Т4 и Т5, то они совмещаются с режимом захвата. Если на входе READY сигнал низкого уровня, то МП переходит в состояние ожидания Тw по него­товности ВУ. В состояние ожидания Тw в режиме останова МП переходит при наличии сигнала HLTA, формируемого во втором машинном цикле команды HLT, при этом внутренние шины адреса и данных пе­реводятся в высокоимпедансное состояние и появляется высокий уро­вень на выходе WAIT- выполнение программы прекращается .Из со­стояния останова МП выходит либо по сигналу сброса RESET либо по сигналу запроса прерывания INT при установленном триггере разреше­ния прерывания Тг.1. В режиме останова МП может переходить в "захват", если поступит сигнал на вход HOLD. В конце каждой ко­манды МП проверяет наличие запроса прерывания .Если есть высокий уровень сигнала на входе INTи триггер разрешения прерывания уста­новлен в состояние “1”, то МП фиксирует поступивший запрос пре­рывания во внутреннем триггере Тг 1 и приступает к выполнению ма­шинного цикла прерывания, начиная с такта Т1.

Отличие машинного цикла прерывания от машинного цикла вы­борки состоит в том, что содержимое СК не инкрементируется, а запо­минается в стеке с последующим восстановлением после окончания программы прерывания.

В зависимости от кода команды тип машинного цикла задается словом состояния МП.

Граф работы первичного автомата

Слово состояния микропроцессора

ШД МП не используется в Т1 и начале Т2 для приема и выдачи основной информации. В МП предусмотрены схемы, обеспечивающие выдачу в это время на ШД восьмиразрядного слова состояния (СС). Эти 8 признаков могут использоваться внешними элементами и , в общем случае, позволяют упростить организацию МПС. Слово состояния выдается в начале каждого цикла в такте Т2 во время импульса. Признаки СС характеризуют только данный МЦ. СС выделяется с помощью регистра состояний РС, в который записывается информация с ШД в момент t, в который одновременно имеются импульсы Ф1 и «Синхр.». МП К580ВМ80 имеет десять типов МЦ и, соответственно, 10 СС, идентифицирующих эти циклы.

MEMR - чтение из памяти;

INP - признак команды ввода (вырабатывается в МЦ3);

М1 - признак МЦ1 (идет выборка КОп, начало выполнения команды);

OUT - признак команды ввода, вырабатывается в МЦ3. Аналогичен сигналу /Зп МП, но появляется несколько раньше и держится в РС до конца цикла;

HLTA - подтверждение останова;

STACK - признак работы со стеком, вырабатывается при обращении к ЗУ по командам работы со стеком, что позволяет иметь 216 ячеек ОЗУ и 216 ячеек стека;

/WO - признак записи или вывода;