 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Вопрос№42. Схемное и микропрограммное управление по ЭВМ. Характеристики, достоинства и недостатки схемного и микропрограммного управления
При автоматическом выполнении программы процессором команды последовательно поступают из ОП в ЦУУ на время их выполнения АЛУ. Интервал времени, в течение которого процессор выполняет команду, называют рабочим циклом ЭВМ. Величина рабочего цикла зависит от структуры команды, типа операций, структуры операционных блоков АЛУ,
По принципу организации управления вычислительным процессом различают процессоры схемного типа или с «жесткой» логикой, с микропрограммным и смешанным (микропрограммно-схемным) управлением.
Схемное управление — управление, при котором для выполнения любой операции последовательность управляющих сигналов задается логическими схемами. Различают центральное, местное и смешанное схемное управление.
В процессорах с центральным управлением длительность рабочего цикла выбирается такой, чтобы за время между двумя управляющими сигналами выполнялась самая длинная операция в процессоре. Такие процессоры получили название синхронных, а блок, в котором формируются управляющие сигналы для всех исполнительных устройств ЭВМ, называют центральным блоком управления (ЦБУ),
В синхронных процессорах при выполнении большинства операций, особенно коротких (например, операция сложения), происходит потеря машинного времени, связанная с непроизводительными простоями процессора. Однако структура процессора отличается простотой, экономичностью и удобна в эксплуатации.
В процессорах с местным управлением вычислительным процессом управление производится так, что каждая операция выполняется после выполнения предыдущей операции. При этом каждое исполнительное устройство после окончания работы формирует сигнал «Конец работы», который одновременно является сигналом «Начало работы» другого исполнительного устройства. Процессоры с переменной длительностью рабочего цикла, величина которого зависит от вида выполняемой операции и кодов операндов, называют асинхронными. В асинхронных процессорах основные исполнительные устройства имеют местные (автономные) блоки управления, что резко повышает быстродействие таких процессоров, так как отсутствуют простои между реальными циклами выполнения команд. Основной недостаток асинхронных процессоров — их сложность.
В процессорах со смешанным управлением исполнение простейших операций осуществляется в синхронном режиме, а наиболее сложные операции (например, деление, умножение и др.) — в асинхронном. При смешанном управлении процессор содержит как центральный блок, так и местные блоки управления операциями. Смешанный способ управления вычислительным процессом позволяет получить высокое быстродействие процессора при «умеренных затратах оборудования, а поэтому наиболее распространен в
современных ЭВМ.
Микропрограммное управление основано на замене управляющих логических схем специальной программой, хранящейся в ПЗУ. При таком управлении каждая команда разделяется на ряд элементарных этапов, получивших название микроопераций. Последовательность микрокоманд, выполняющих одну команду (операцию), представляет собой микропрограмму. Для характеристики временных соотношении между различными этапами операции используется понятие машинный такт, определяющий интервал времени, в течение которого выполняется одна или одновременно несколько микроопераций.
Идея микропрограммного управления была выдвинута Уилксом в 1951 г., схема которого приведена на рис. 5.1. В ее состав входят: память микропрограмм, состоящая из управляющей У и адресной А матриц; регистр адреса макрокоманды РгАмк,; дешифратор адреса микрокоманды DCAмк.
Управляющая матрица Y вырабатывает микрокоманды 1
в виде управляющих сигналов (УС) на шинах управления уь У 2,..., Ym. Появление сигналов на шине Y управления вызывает выполнение соответствующей микрооперации в АЛБ или других устройствах ЭВМ.
Адресная матрица А определяет последовательность выборки микрокоманд: на вертикальных шинах Xi, X2,...., Xs матрицы А устанавливается определенный адрес микрокоманды Амк, передаваемый в РгАмк.
В момент поступления синхронизирующего импульса СИ дешифратор DCAMK в соответствии с кодом в РгАмк возбуждает одну из горизонтальных шин X.- Каждая горизонтальная шина X соответствует некоторой микрокоманде. Когда горизонтальная шина X возбуждена, она в свою очередь возбуждает отмеченные точками вертикальные шины управления матрицы У, задавая таким образом
набор микроопераций, выполняемых в данном такте. На рис. 5.1 точками обозначаются соединения между горизонтальными и вертикальными шинами. Одновременно эта возбужденная горизонтальная шина X возбуждает соответствующие вертикальные шины матрицы Л, устанавливая в РгАмк номер микрокоманды, которая должна выполняться в следующем машинном такте.
Микропрограммный условный переход реализуется триггером условия ТгУ. В зависимости от того, выполняется или не выполняется проверочное условие, ТгУ возбуждает связанную с ним горизонтальную шину матрицы А и в РгАмк записывается номер следующей микрокоманды. Таким образом при выполнении микропрограммы в каждом машинном такте производится выборка одной микрокоманды и ее преобразование.
Достоинство микропрограммного управления заключается в том, что для изменения вида операции нет необходимости в переделке сложных электронных схем, неизбежной в ЭВМ со схемным управлением, а следует только изменить микропрограмму. Это обстоятельство дает возможность в данной ЭВМ использовать программы, составленные для другой ЭВМ, Благодаря этому микропрограммное управление получило широкое распространение в современных ЭВМ.
Поиск по сайту: