Центральний пристрій керування
Пристрій, який виконує основні функції керування комп'ютером, називається центральним пристроєм керування (ЦПК). Під ЦПК розуміють сукупність вузлів і блоків процесора, які забезпечують координацію функціонування всіх пристроїв машини і керування ними для всіх прийнятих режимів роботи.
Центральний пристрій керування реалізує системні і робочі програми, організовує всі необхідні дії з оцінки і перетворення початкової інформації для отримання результату обчислень.
Розв'язання будь-якої задачі зводиться до послідовності вибірки і виконання команд програми під керуванням ЦПК. Таким чином, ЦПК – це перетворювач первинної командної інформації, яка представляється командами програми, у вторинну командну інформацію – виконавчі адреси і керуючі сигнали.
До первинної командної інформації відносяться також коди і сигнали, які характеризують стан процесора і окремих блоків. Часто в міні- і мікрокомп'ютерах, основною вимогою яких є мінімум вартості, обладнання суміщують за функціональним призначенням. Наприклад, суміщують пристрої ЦПК і МПА процесора.
В ПК умовно виділяють дві основні частини – мікропрограмну і програмну. Мікропрограмна частина – це МПА, який виробляє сигнали керування мікроопераціями в АЛП.
Програмна частина визначає послідовність виконання команд програми, їхню дешифрацію, виробляє виконавчі адреси, за якими зчитуються з пам'яті операнди в АЛП і записується результат операції. Функції програмної частини реалізує ЦПК.
Для виконання своїх функцій ЦПК вміщує:
· регістр команд RGK з полем коду операції КОП і полем адреси АДР;
· лічильник адреси команд СТАК;
· керуючий автомат МПА;
· дешифратор коду операцій DСКОП;
· операційний блок (ОБ), в який входять суматор адреси, схеми аналізу режимів роботи: готовності пам'яті і периферії до обміну інформацією, запитів переривань і прямого доступу до пам'яті; інтерфейсні схеми та ін.;
· пульт керування "Пульт".
Регістр команд RGK призначений для приймання команди з ОП і зберігання її протягом робочого циклу. Залежно від типу машини і складності операції команда може мати довжину від одного до 10 і більш байтів.Залежно від довжини шини вибірки даних за одне звернення до ОП може прочитуватися вся команда, її частина або декілька команд.
Лічильник адрес команд СТАК призначений для визначення адреси команди. Після зчитування поточної команди зміст СТАК автоматично збільшується на константу, яка дорівнює довжині команди в байтах.
Мікропрограмний автомат МПА1 розшифровує команди і забезпечує керуючими сигналами виконання програмної частини, а МПА2 – виконання власне мікропрограм операцій в АЛП. Кожен з автоматів може будуватися на основі схемної або програмованої логіки. При централізованому керуванні обидва автомати поєднуються в єдиний МПА.
Суматор адреси служить для формування виконавчих адрес операндів і результату операції за інформацією, яка міститься в коді команди. У загальному випадку виконавчі адреси отримують додаванням трьох компонент: базової адреси та індексу, які розміщені в блоці РЗП, і коду зміщення в команді.
Пульт керування "Пульт" призначений для керування роботою комп'ютера користувачем. Він містить клавіатуру; перемикальні кнопки та засоби індикації для візуального контролю стану окремих пристроїв і проведення профілактики.
Структурну схему перерахованих пристроїв представлено на рис. 5.6.
На клавіатурі "Пульту" набирається команда введення та адреса першої команди програми, яка має виконуватися після натискання на кнопку ЗАПУСК (або будь-якої клавіші). Ця інформація поступає до ЦПК, який керує введенням програми і початкових даних в ОП з магнітних дисків. Після закінчення введення програми ЦПК пересилає до лічильника СТАК адресу першої команди, яка має виконуватися.
 |
Рис.5.6. Структура взаємодії ПК, АЛП і пам'яті
Функціонування комп'ютера складається з робочих циклів, кожний з яких відповідає виконанню однієї команди програми.
У кожному робочому циклі в загальному випадку виконуються наступні типові дії:
· вибірка з комірки ОП команди, яка повинна виконуватися, і формування адреси наступної команди. При цьому зміст лічильника адреси СТАК пересилається в регістр адреси пам'яті RGAOП. Зчитаний за даною адресою код поступає до регістра даних пам'яті, а звідти пересилається до регістра команд RGK, після чого зміст лічильника адреси СТАК збільшується на константу – довжину команди в байтах;
· формування виконавчих адрес і зчитування за ними операндів з ОП. Зміст адресної частини команди пересилається до ОБ, де виробляються виконавчі адреси. Зчитані операнди надходять до OA і зберігаються в блоці РЗП;
· розшифрування коду операції в МПА2 виконується послідовністю мікрооперацій, які визначені мікропрограмою даної операції і записування результату операції в пам'ять або в РЗП;
· вироблення в МПА2 сигналу АЛП кінця операції. Перехід до п. 1.
При кожному зверненні до пам'яті перевіряється сигнал готовності “Гт” пам'яті до обміну інформацією. Обмін (зчитування чи записування) можливий при “Гт” = 1, інакше – процесор переходить у режим очікування. Після кожного звернення до ОП перевіряється наявність сигналу АЛП запиту прямого доступу до пам'яті. Якщо такий сигнал є, то процесор перемикає свої шини в третій стан і забезпечує периферійним пристроям режим прямого доступу до пам'яті. Після закінчення кожної команди перевіряється наявність сигналу АЛП запиту на переривання програми від периферії.
При запиті на керування виконується процедура реалізації підпрограми обслуговування того зовнішнього пристрою, який встановив запит на переривання. Після обслуговування зовнішнього пристрою комп'ютер повертається до виконання перерваної програми.