Процессоры. Система команд ЭВМ. Устройства управления. Организация внутрипроцессорных систем ввода-вывода информации, страница 9

В соответствии с принципом организации управления ЭВМ и ее отдельными блоками, УУ разделяются на:

-  УУ центрального управления;

-  УУ местного управления;

-  УУ смешанного управления.

В первом случае все УФС вырабатываются в едином УУ. Однако, чем более развитой системой команд располагает ЭВМ, тем сложнее централизованное УУ. Обратите внимание на существенную разницу в понятиях централизованное управление (соответственно используется централизованное УУ) и центральное УУ.

 Во втором случае (применение местных УУ) каждый блок ЭВМ снабжается «персональным» УУ, но поскольку нужна координация сигналов, то в чистом виде местные УУ не применимы. Поэтому наиболее естественным, удобным и эффективным является УУ смешанного типа.

Рис. 3.2.0.1. УУ смешанного типа.

<127>

Сложность УА (управляющего автомата) неимоверно высока. Два решения  декомпозиция и микропрограммирование.

Центральная часть такого системного УУ входит в процессор. В дальнейшем мы будем заниматься, в основном, этой центральной частью (если не будет специальных оговорок).

Возможны два основных подхода к построению логической структуры управляющих автоматов:

1)  Управляющий автомат с «жесткой» или схемной логикой, при которой для каждой операции (см. коды операций команды) строится набор комбинационных схем, срабатывающих в соответствующих тактах (микрооперации, зачастую, должны быть разнесены во времени). Это, по сути дела, классический КА.

2)  Управляющий автомат с хранимой в памяти («гибкой», программируемой) логикой, при которой для каждой операции в специальном ЗУ хранится набор двоичных слов (микрокоманд) соответствующих наборам УФС, параллельно выдаваемых для выполнения совместимых по времени микроопераций.

Мы много говорили о микрооперациях, а для ясности, конечно, лучше всего привести их примеры:

-  очистка сумматора;

-  передача машинного слова из регистра в регистр;

-  сдвиг;

-  изменение содержимого счетчика;

-  выполнение логической операции (И, ИЛИ,  - сумма по модулю 2, «Исключающее ИЛИ»)

и многое-многое другое.

<128>

Если же рассмотреть процесс выполнения программы во времени, то договоримся использовать следующие термины:

-  время выполнения программы  (определения фактически не нужно);

-  командный цикл (время выполнения команды) – промежуток времени, в течение которого выполняется вся совокупность микроопераций (микропрограмма) для той или иной команды;

-  машинный цикл , т.е. промежуток времени, в течение которого выполняется функционально различимый фрагмент микропрограммы; например: дешифрация команды, формирование исполнительного адреса, чтение данных из памяти и т.п.

-  машинный (рабочий) такт , под которым понимается время выполнения одной микрокоманды (совокупности совместимых микроопераций или одной микрооперации);

Существует еще понятие фазы выполнения микрокоманды, которое связано с электротехническим аспектом выполнения микроопераций. Простейший поясняющий пример: двухтактная запись в ЗЭ для защиты от «гонок».

На временной оси это выглядит так:

Рис. 3.2.0.2.

<129>

3.2.1. Организация ЦУУ (на примере гипотетической  одноадресной ЭВМ).

В составе ЦУУ можно выделить:

1)  блок выборки команд: Сч Команд, регистр признаков результатов и, соответственно, условных переходов и все «сопредельные» коммутирующие цепи; в РгПризнаков можно выделить подрегистр аварийных переходов – РгПП;