Особенности реализации устройств управления ЭВМ

Исходя из рассмотренных выше принципов, различают два способа построения устройств выработки управляющих сигналов (УУ): аппаратный и программный (микропрограммный). Выполнение операций в машине сводится к элементарным преобразованиям информации (передача информации между узлами в блоках, сдвиг информации в узлах, логические поразрядные операции, проверка условий и т.д.) в логических элементах, узлах и блоках под воздействием функциональных управляющих сигналов блоков (устройств) управления. Элементарные преобразования, неразложимые на более простые, выполняющиеся в течение одного такта сигналов синхронизации называются микрооперациями.

В аппаратных (схемных) устройствах управления, каждой микрооперации соответствует свой набор однажды соединенных между собой логических схем, вырабатывающих определенные функциональные сигналы в определенные моменты времени, поэтому ЭВМ с аппаратным устройством управления называют ЭВМ с жесткой логикой управления. Это понятие относится к фиксации системы команд в структуре связей компонентов ЭВМ и означает практическую невозможность каких-либо изменений в системе команд ЭВМ после ее изготовления.

При  программной (микропрограммной) реализации устройства управления в состав последнего вводится ЗУ. Каждый разряд его выходного кода определяет появление определенного функционального сигнала управления. Поэтому каждой операции ставится в соответствие свой набор микрокоманд. Набор микрокоманд и последовательность их реализации (микропрограмма) обеспечивают выполнение любой сложной операции. Способ управления операциями путем последовательного считывания и интерпретации микрокоманд из ЗУ, а также использования кодов микрокоманд для генерации функциональных управляющих сигналов называют микропрограммным, а микроЭВМ с таким способом управления - микропрограммными или с хранимой (гибкой) логикой управления. К микропрограммам также предъявляют требования функциональной полноты и минимальности. Первое требование необходимо для обеспечения возможности разработки микропрограмм любых машинных операций, а второе связано с желанием уменьшить объем используемого оборудования.

Автоматическое управление процессом работы микропрограммной ЭВМ по решению задачи достигается на основе принципа программного управления (ППУ), который составляет ее главную особенность и состоит в следующем:

Любая операция, реализуемая устройством, является последовательностью элементарных действий - микроопераций;

Для управления порядком следования микроопераций используются логические условия;

Процесс выполнения операций в устройстве описывается в форме алгоритма, представляемого в виде микроопераций и логических условий, называемого микропрограммой;

Микропрограмма отражает функции устройства, его структуру, и порядок работы устройства во времени.

Команды в такой ЭВМ выполняются в порядке, соответствующем их расположению в последовательных ячейках памяти, кроме команд безусловного и условного перехода, изменяющих этот порядок. Последовательность команд для решения конкретной задачи – называют программой. ППУ обеспечивает гибкость микропроцессорной системы и позволяет осуществлять проблемную ориентацию ЭВМ.

 

Классификация команд МП

 

Классификация команд по основным признакам представлена ниже.

Классификация команд

 

По функциональному назначению команды процессора включает в себя следующие основные группы команд:

  • Команды передачи (пересылки) данных;
  • Команды обработки данных (арифметические, логические);
  • Команды передачи управления (переходов);

Команды пересылки данных не требуют выполнения никаких операций над операндами. Даные просто пересылаются (точнее, копируются) из источника (Source) в приемник (Destination). Источником и приемником могут быть внутренние регистры процессора, ячейки памяти или устройства ввода/вывода. АЛУ в данном случае не используется.

Арифметические команды выполняют операции сложения, вычитания, умножения, деления, увеличения на единицу (инкрементирования), уменьшения на единицу (декрементирования) и т.д. Этим командам требуется один или два входных операнда. Формируют команды один выходной операнд.

Логические команды производят над операндами логические операции, например, логическое И, логическое ИЛИ, исключающее ИЛИ, очистку, инверсию, разнообразные сдвиги (вправо, влево, арифметический сдвиг, циклический сдвиг). Этим командам, как и арифметическим, требуется один или два входных операнда, и формируют они один выходной операнд.

Команды переходов предназначены для изменения обычного порядка последовательного выполнения команд. С их помощью организуются переходы на подпрограммы и возвраты из них, всевозможные циклы, ветвления программ, пропуски фрагментов программ и т.д. Команды переходов всегда меняют содержимое счетчика команд. Переходы могут быть условными и безусловными. Именно эти команды позволяют строить сложные алгоритмы обработки информации.

По числу адресов различают однооперандными (или одноадресные) и двухоперандные (или двухадресные).

Команды с регистровой адресацией однобайтовые. Если в команде используется константа в качестве операнда или указывается адрес операнда в системной памяти, то команда будет занимать в системной памяти два или три байта.

 

 

Дата: 2018-12-28, просмотров: 85.