Процесс функционирования ЭВМ состоит из последовательности
элементарных действий в ее узлах. Такие элементарные преобразования
информации, выполняемые в течение одного такта сигналов синхронизации,
называются микрооперациями (МО). Совокупность управляющих сигналов,
вызывающих одновременно выполняемые микрооперации, образует
микрокоманду (МК). В свою очередь, последовательность микрокоманд,
определяющую содержание и порядок реализации машинного цикла, принято
называть микропрограммой. Управляющие сигналы вырабатываются
устройством управления, а точнее одним из его узлов — микропрограммным
автоматом (МПА). Название отражает то, что МПА определяет
микропрограмму как последовательность выполнения микрокоманд.
Микропрограммы реализации перечисленных ранее целевых функций
инициируются задающим оборудованием, которое вырабатывает требуемую
последовательность управляющих сигналов и входит в состав управляющей
части УУ.
Выполняются микропрограммы исполнительным оборудованием, входящим в
состав основной памяти, арифметическо – логического устройства и других
устройств ЭВМ.
В обобщенной структуре УУ (рис. 2.19) можно выделить две части
управляющую и адресную.
Управляющая часть УУ предназначена для координирования работы
операционного блока АЛУ ЭВМ, адресной части устройства управления,
основной памяти и других узлов ЭВМ.
Адресная часть УУ обеспечивает формирование адресов команд и
исполнительных адресов операндов в основной памяти.
Рис. 2.19. Обобщенная структура устройства управления
Регистр команды РК предназначен для приема очередной команды из запоминающего устройства.
Микропрограммный автомат МПА на основании результатов расшифровки
операционной части команды (КОП, СА) вырабатывает определенную
последовательность микрокоманд, вызывающих выполнение всех целевых
функций УУ.
В зависимости от способа формирования микрокоманд различают микропрограммные автоматы:
-с жесткой или аппаратной логикой;
-с программируемой логикой.
Узел прерываний и приоритетов УПП позволяет реагировать на различные
ситуации, связанные как с выполнением рабочих программ, так и с
состоянием ЭВМ в целом.
Операционный узел устройства управления ОПУУ, называемый иначе узлом
индексной арифметики или узлом адресной арифметики, обрабатывает
адресные части команд, формируя исполнительные адреса операндов, а
также подготавливает адрес следующей команды при выполнении команд
перехода. Состав ОПУУ может быть аналогичен составу основного
операционного устройства ЭВМ (иногда в простейших ВМ с целью экономии
затрат на оборудование ОПУУ совмещается с основным операционным
устройством).
Регистр адреса РА используется для хранения исполнительных адресов операндов.
Счетчик команд необходим для выработки и хранения адресов команд.
Содержимое РА и СК посылается в регистр адреса основной памяти (ОП)
для выборки операндов и команд соответственно.
В состав УУ могут также входить дополнительные узлы, в частности узел
организации прямого доступа к памяти. Этот узел обычно реализуется в
виде самостоятельного устройства — контроллера прямого доступа к памяти
(КПДП). КПДП обеспечивает совмещение во времени работы центрального
процессора с процессом обмена информацией между ОП и другими
периферийными устройствами (ПФУ) ЭВМ, тем самым повышая общую
производительность машины.
Основным узлом любого УУ является МПА Все множество технологий,
используемых при реализации микропрограммных автоматов устройств
управления, можно свести к двум категориям:
-МПА с «жесткой» логикой или аппаратурной реализацией;
-МПА с программируемой логикой.
