ЛЕКЦИЯ 6-7. ФОРМИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛОВ
В ЦЕНТРАЛЬНОМ БЛОКЕ УПРАВЛЕНИЯ МАШИНЫ
Формирование управляющих сигналов, действие которых вызывает межрегистровые передачи производится комбинационной схемой, входящей в состав центрального блока управления. Управляющие сигналы на ее выходе согласно рис. 1.3. зависят только от сигналов на выходе дешифратора команд, сигналов на выходе Р многофазного синхрогенератора и сигналов-признаков, поступающих от флагового регистра и других схем ЭВМ.
Генератор синхросигналов - это блок, генерирующий одну или несколько последовательностей импульсов. Интервал времени между двумя соседними синхросигналами на одном выходе называется периодом. Синхроимпульсы во всех фазах имеют постоянную частоту следования и смещены друг относительно друга во времени. На рис. 1.6. показаны сигналы, вырабатываемые на выходах трехфазного синхрогенератора, используемого в рассматриваемой простой ЭВМ.
Рис.1.6.Сигналы трехфазного синхрогенератора.
Принадлежащие трем фазам три смежных импульса (пронумерованы числами 1,2,3) образуют так называемый синхропикл. Такой цикл позволяет управлять трехшаговой последовательностью.
Формирование многофазных последовательностей может производится с помощью счетчика и дешифратора. В рассматриваемом случае для этого пригоден счетчик-делитель с модулем на б и дешифратор на 6 выходов. Возможная схема трехфазного синхроге-нератора приведена на рис.1.7.
Дешифратор команд центрального блока управления преобразует код операции в сигнал, необходимый комбинационной схеме (рис. 1.3) для формирования управляющих сигналов. Число выходов дешифратора определяется числом команд процессора. Для рассматриваемой простой ЭВМ это число равно 10.
Каждая команда процессора отличается от другой последовательностью, числом межрегистровых пересылок и характером той переработки информации, которая производится при передачах. Каждый из управляющих сигналов, инициирующих передачу представляет собой булеву функцию, аргументами которой являются сигналы от синхрогенератора и дешифратора команд.
Для организации межрегистровой передачи по общей шине необходимо подать синхронно сигналы открывающие выход регистра-источника и вход регистра-приемника, поэтому каждый сигнал управления направляется как минимум к двум регистрам. Каждая микрооперация по пересылке требует своего управляющего сигнала поэтому в первом приближении можно считать, что число выходов комбинационной схемы равно общему числу микроопераций всех команд машины, включая цикл выборки. Некоторые команды ЭВМ имеют одинаковые микрооперации, поэтому число выходов комбинационной схемы может быть меньше' общего числа микроопераций. В качестве примера на рис. 1.8. приведена часть комбинационной схемы простой ЭВМ, на которой показана схема формирования управляющих сигналов для команд АDD , SИВ, J0М, JМP и LDA. Каждый из управляющих сигналов, сопоставленный с отдельной микрооперацией может быть записан булевыми функциями, приведенными в таблице 1.2.
Там же указано содержание выполняемой микрооперации и место, куда должны быть направлены управляющие сигналы - регистры: источники и приемники.
Таблица 1.2.
Выполн. Операция |
Булевая функция для упр. Сиг |
Содержание микрооперации |
Регистр источник |
Регистр |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
ADD |
S1'=K(1)· P(1) |
R¬ M(MAR) B¬ R |
M( накопитель)R |
R B |
S2=K(1)· P(2) |
C¬ A+B |
A, B |
C |
|
S3'=K(1)· P(3) |
A¬ C |
C |
A |
|
Общая для Всех команд |
S4'=K(0 )· P(3) |
F¬ 0 |
- |
F( сброс регистраF) |
SUB |
S1''=K(2) · P(1) |
R¬ M (MAR) B¬ R |
M ( накопитель) |
R |
S5=K(2) · P(2) |
C¬ A-B |
R |
B |
|
S3''=K(2) · P(3) |
A¬ C |
C |
A |
|
JOM |
S6'=K(5) · P(2) · T г пер |
Если Tг пер =I, то PC¬ R(ADD R) если нет, то к следующей команде. |
R(ADD R) |
PC |
JMP |
S6=K(3) · P(2) |
PC-R(ADDR) |
R(ADDR) |
PC |
LDA |
S1=K(7)· P (1) |
R-M(MAR) |
M( накопитель) |
R |
S7=K(7) · (P2) |
A_R |
R |
A |
В таблице 1.2. управляющие сигналы (S) помимо числовых индексов, проставленных справа внизу могут иметь различное число штрихов, которые проставляются справа вверху. Управляющие сигналы с одинаковым тасловым индексом но разным числом штрихов имеют одинаковое смысловое содержание, т.е. вызывают одну и туже пересылку, но формируются различным способом. Так как эти сигналы направлены в одно и тоже место, то можно записать одну общую функцию. Для рассматриваемого примера необходимо реализовать следующую систему булевых функций в виде комбинационной схемы:
S1=[K(1) V K(2) V K(7)] P(1)
S2=K(1) · P(2)
S3=[K(1) V K(2) ] · P(3)
S4=K(0) · P(3)
S5=K(2) · P(2)
S6=[Тг.пер K(5) V K(3) ] · P(2)
S7=[K(1) · P(2)
Фрагмент комбинационной схемы формирования управляющих сигналов операций
ADD, SUB, JOM, JMP, LDA.