ТИПОВАЯ СТРУКТУРА ОБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ЧАСТИ МП

А - аккумулятор

СК - счетчик команд

РК - регистр команд

РАП - регистр адреса памяти

РДП - регистр данных памяти

Процесс выполнения команды состоит из 2-х циклов: цикла выборки и исполнительного цикла. Цикл выборки начинается со считывания из счетчика команд номера ячейки ОЗУ, содержащей код команды. После считывания содержимое счетчика команд сразу увеличивается на 1. Номер ячейки ОЗУ передается через регистр адреса памяти и адресную шину в дешифратор ОЗУ.

Дешифратор ОЗУ выбирает ячейку ОЗУ, содержащую код команды. Код команды считывается из ОЗУ и через шину данных передается в регистр данных памяти. Из регистра данных памяти код команды передается в регистр команд где он хранится до конца выполнения команды и через аккумулятор код команды передается в АЛУ. АЛУ анализирует код команды и если не нужно дополнительного обращения к памяти переходит к исполнительному циклу.

Если же нужно дополнительное обращение к памяти, то МП переходит ко второму машинному циклу, который так же начинается с цикла выборки. МП запрашивает в ОЗУ дополнительные данные и выполняет команды.

Команды могут выполняться за 1,2 или 3 машинных цикла. В каждом машинном цикле происходит только одно обращение к памяти. Выполнение команды происходит под управлением сигналов, вырабатываемых устройством управления. При выполнении команды АЛУ взаимодействует с РОН. РОН используются для кратковременного хранения операндов и результатов.

Триггеры состояния сигнализируют о следующих состояниях МП: обнуление аккумулятора, содержимое знакового разряда, переполнение разрядной сетки, цифры переносов из 8-го и 4-го разрядов, содержимое разряда контроля на четность и нечетность. Адресная шина является однонаправленной, а шина данных - двунаправленной. СТЕК - особый вид памяти, расширяющий функциональные возможности МП. Например при выполнении прерывающей программы в СТЕК помещается номер команды возврата и результат выполнения последней команды перед переходом к выполнению прерывающей программы.

 

 

7. Организация управления процессом обработки информации. Жёсткое и микропрограммное управление;

Устройство управления должно выполнять две основные функции: управление выполнением операций и выборку команд программы в нужной последовательности, их дешифрацию и обработку полей команд. Существует два подхода к организации управления вы­полнением операций.

Первый заключается в том, что все n управляющих входов Y_i объ­единяются в отдельную n -разрядную шину, на которую для выполнения передачи и (или) обработки данных на каждом шаге алгоритма необходимо подавать n -разрядный вектор (микрокоманду). Единичное или нулевое значение каждого (i-гo) разряда этого вектора обеспечивает соответственно выработку или отсутствие i-гoуправляющего сигнала. Этот способ позволяет легко реализовать любой алгоритм, но поскольку на каждом шаге только некоторая часть сигналов Y_i имеет единичное значение, а большинство — нулевое, то используется лишь незначи­тельная часть всех n разрядов. Проанализировав архитектуру и назна­чение системы, можно выделить группы сигналов, которые никогда одновременно не вырабатываются, и использовать в каждой группе для формирования управляющих сигналов дешифрирующие устройства.

Рассмотренный способ организации управления называется микропрограммным. Структурная схема процессора с устройством управления выполнением операций (УУВО) такого типа приведена на рис. а.

В состав УУВО входят управляющее ЗУ_; дешифратор микроко­манд и схема управления их выполнением. В управляющем ЗУ для каждой операции хранится набор микрокоманд (МК), называемый микропрограммой, последовательная выборка и выполнение которых обеспечивает в обрабатывающей части процессора преобразования данных, соответствующие коду операции. По коду операции из управляю­щего ЗУ выбирается первая МК микропрограммы выполнения этой операции и поступает на дешифратор МК и схему управления их вы­полнением. Дешифратор МК расшифровывает код операционной части МК и вырабатывает управляющие сигналы, поступающие в обраба­тывающую часть процессора. Схема управления выполнением МК по коду адресной части МК и признакам условий формирует адрес следую­щей МК, который подается на управляющее ЗУ. Таким образом будут выбраны и выполнены все МК микропрограммы, что обеспечит выпол­нение нужной операции.

Хранение МК в управляющем ЗУ позволяет легко вносить измене­ния в систему команд процессора: для введения новой операции достаточно записать в ЗУ микропрограмму ее выполнения. Это является основным достоинством микропрограммного способа управления. Однако необ­ходимость в каждом такте обращаться к ЗУ ограничивает максималь­ную частоту работы УУВО быстродействием ЗУ.

Второй подход заключается в том, что все управляющие входы сводятся в отдельный управляющий блок, который расшифровывает приходящую команду и в соответствии с ней вырабатывает необходимую последовательность сигналов. Этот способ организации управле­ния получил название схемного или жесткого управления. Структур­ная схема процессора с УУВО этого типа представлена на рис. б. В отличие от микропрограммного УУВО в этом устройстве дешиф­ратор команд и схема управления их выполнением не только дешифри­руют код операции, но и вырабатывают управляющие сигналы в тече­ние нескольких тактов, необходимых для выполнения операции (в микропрограммном УУВО — в течение только одного такта). По­скольку последовательность выработки управляющих сигналов зави­сит от признаков условий, очевидно, что этот блок в схемном УУВО значительно сложнее. Введение новой операции или изменение старой требует изменения схемы. «Жесткость» и сложность структуры этого типа управления является основным его недостатком, а высокое бы­стродействие — главным преимуществом.