Пз №7. Составление алгоритмов и микропрограмм работы УУ

Цель занятия:

1. Закрепить теоретические знания по основам построения и функционирования УУ ЦВМ.

2. Приобрести навыки практической работы в составлении алгоритмов работы УУ ЦВМ при выполнении типовых операций, а также микропрограмм для МПУУ.

 

Методические указания:

1. При подготовке к занятию изучить теоретический материал по теме данного, а также по теме предыдущего занятия.

2. При разработке алгоритмов операций сложения и умножения особое внимание обратить на зависимость структуры алгоритма не только от формы представления и типа машинных кодов, но и от схемных особенностей АЛУ.

3. При разработке микропрограмм добиваться их аккуратной записи в конспект с подробными комментариями и тесной увязкой с операторами алгоритма.

4. При выполнении микропрограмм на модели МПУУ добиться ясного и чёткого понимания характера процесса, протекающего в МПУУ и АЛУ при выполнении каждой микрокоманды.

5. Контроль степени усвоения учебного материала рекомендуется произвести в конце занятия, с учетом работы на занятии.

 

Краткие теоретические сведения об УУ ЦВМ

Устройство управления ЦП предназначено для автоматического управления вычислительным процессом путём координации работы всех устройств ЭВМ с помощью синхронизирующих и управляющих сигналов, вырабатываемых в процессе выполнения программы. Структура УУ представлена на рис. 7.1. и включает:

БУК – блок управления командами. Он определяет последовательность выполнения команд программы, формирует адреса очередных команд, осуществляет расшифровку выбираемых из ОЗУ команд, вырабатывает исполнительные адреса операндов и производит их выборку в операционное устройство (АЛУ);

БМК – блок микрокоманд преобразует код операции (КОП) в набор управляющих сигналов (УС) и осуществляет тем самым заданную операцию;

ПУ – пульт управления предназначен для управления режимами работы процессора, а также для контроля и индикации состояния отдельных устройств;

БП – блок прерываний осуществляет прерывание выполняемой программы и временный переход на программу, обслуживающую запросы прерывания.

 

УС в АЛУ, ОЗУ, УВВ

 

 

Рис 7.1 Структура УУ.

 

В составе БУК (рис. 7.2) входят: регистр команд РК, счётчик адреса команд СчК, узел формирования исполнительного адреса УФА.

(Здесь ССУ – сигнал состояния устройства используется при формировании адреса очередной микрокоманды и выборе соответствующей микрокоманды в зависимости от состояния устройства;)

 

Команда, выбранная из ОЗУ, записывается в РК, где хранится в течение времени цикла. КОП поступает в БМК. Адресная часть команды Ак поступает в УФА для формирования исполнительного адреса Аи. В зависимости от способа адресации, задаваемого в команде, Аи может формироваться с помощью информации, поступающей из блока регистров

(используются базовые и индексные регистры).

 

 

 

 

Рис. 7.2. Структура БУК.

 

 

Если в СчК добавляется программным путём "1", то формируется адрес очередной команды и обеспечивается естественный порядок выполнения команд. Если в РК занесена команда передачи управления, то в СчК поступает через УФА адрес Ак- адрес передачи управления. По этому адресу из ОЗУ будет выбрана команда. Естественный порядок следования команд в программе в этом случае будет нарушен.

 

Структура БМК зависит от принципа формирования УС.

По принципу формирования управляющих сигналов различают микропрограммные УУ и УУ со схемным формированием сигналов. В последних для формирования УС применяются наборы логических схем.

При программном формировании УС реализуется принцип микропрограммного управления. В этом случае УС формируется путём последовательного считывания и расшифровки микрокоманд, размещённых в ПЗУ. Каждая микрокоманда состоит из операций и адресной частей. Операционная содержит код микрооперации МО, а адресная часть Ач – информацию, необходимую для формирования адреса следующей микрокоманды. Структура БМК представлена на рис. 7.3.

Из БУК на Рг адреса микрокоманд РАМК поступает код операции. КОП интерпретируется как адрес первой микрокоманды соответствующей микропрограммы

(например, сложение). Микрокоманда считывается из ПЗУ в регистр микрокоманд РМК. Код МО, в котором задаётся выполняемая микрооперация, поступает на вход ДШМО. На выходе ДШМО формируются наборы УС, воздействующие на устройства ЭВМ. Код адресной части микрокоманды поступает в узел формирования адреса следующей команды УФАМК.

С учётом сигнала состояния устройства УФАМК формирует адрес очередной микрокоманды. Сформированный адрес передаётся в РАМК.

 

Рис.7.3. Структура БМК

 

Начинается очередной такт выборки и выполнения следующей микрокоманды. После выборки из ПЗУ последней микрокоманды в РАМК заносится из БУК код следующей операции.