Новости

Функції і загальна організація керування. Різновиди керування

Работа добавлена:






Функції і загальна організація керування. Різновиди керування на http://mirrorref.ru

Тема 5. Функції і загальна організація керування. Різновиди керування

Лекція 5.

План

5.1. Функії та методи побудови пристрою керування.

5.2. Класифікація пристроїв керування.

5.3. Різновиди керування (централізоване, розподілене, синхронне, асинхрон-

      не, комбіноване керування).

5.4. Центральний пристрій керування.

5.1. Функії та методи побудови пристрою керування

Пристроєм керування називається функціональна частина компютера, яка призначена для автоматичного керування обчислювальним процесом за допомогою послідовності керуючих і синхронізуючих імпульсів. Пристрій керування забезпечує координацію роботи всіх функціональних вузлів компютера в процесі виконання програми.

Пристрій керування виробляє послідовність сигналів, необхідних для виконання команди, та послідовності команд, тобто програми. Команда в комп'ютері виконується за один або за декілька тактів, в кожному із яких виконується одна або декілька мікрооперацій. Кожна мікрооперація представляє собою деяку елементарну дію передачі або перетворення інформації, яка ініціюється поступленням керуючого сигналу (мікронаказу) на вхід керування відповідного пристрою. Прикладом може бути керуючий сигнал, який встановлює або очищує прапорець стану, керуючий сигнал запису до регістра, керуючий код на вході мультиплексора і т. д. Для реалізації команди необхідно на відповідні керуючі входи подати розподілену в часі послідовність керуючих сигналів.

Пристрій керування є одним з вузлів процесора. Як приклад на рисунку5.1 показана взаємодія в процесорі між пристроєм керування та арифметико-логічним пристроєм і регістровою пам'яттю.

Рисунок 5.1 - Взаємодія пристрою керування з іншими вузлами процесора

Процес функціонування процесора в часі складається з послідовності тактових інтервалів, в яких арифметико-логічний пристрій виконує операції над операндами та видає результати обробки. Виконання даних операцій арифметико-логічний пристрій здійснює на основі відповідних сигналів керування (мікронаказів) з пристрою керування. Послідовність елементарних мікронаказів пристрій керування формує на основі коду операції та службових сигналів стану з регістрової пам'яті процесора.

Відомі два основні методи побудови логіки формування керуючих сигналів. Перший з них виражається в тому, що для кожної команди процесора існує набір логічних схем, які в потрібних тактах збуджують відповідні сигнали керування. Такий принцип керування одержав назву"жорсткої" або"запаяної" логіки.

Другий метод, який дістав назвупринципу мікропрограмного керування, передбачає формування керуючих сигналів за вмістом регістра мікрокоманд, в який мікрокоманди записуються із пам'яті мікрокоманд. Шляхом послідовного зчитування мікрокоманд із пам'яті в цей регістр організується потрібна послідовність керуючих сигналів.

Крім пристрою керування процесора в комп'ютері можуть використовуватись пристрої керування вузлами комп'ютера, наприклад, пристрої керування операційними пристроями АЛП, пристрій керування процесора введення-виведення і т. д. Принципи побудови вказаних пристроїв є ідентичними.

5.2. Класифікація пристроїв керування

Пристрої керування класифікують за такими ознаками:

  • програмною орієнтацією- універсальні та спеціалізовані;
  • принципом вироблення сгналів у часі – синхронні та асинхронні;
  • способом побудови КА – із схемною або програмованою логікою;
  • способом реалізації машинних команд – централізовані або змішані;
  • методом зберігання програм – з використанням ОП чи введення з зовні;
  • порядком проходження команд – з природним обо довільним порядком;
  • числом рівнів керування – одно- та багаторівневі.

Універсальні ПК дозволяють виконувати будь-які програми, що записані у вигляді послідовності команд з урахуванням обмежень, пов'язаних з ємністю пам'яті машини, довжини розрядної сітки і швидкодії машини.

Спеціалізовані ПК працюють за фіксованими програмами, які змінюються відповідними переключеннями в них. Спеціалізовані ПК використовують у комп'ютерах, які виконують один або визначений клас задач.

Залежно від тривалості мікрооперацій ПК поділяють на синхронні та асинхронні. У синхронних ПК частота роботи генератора синхросигналів вибирається двома способами:

- із врахуванням часу, необхідного для найтривалішої мікрооперації;

- із врахуванням часу, необхідного для найбільш розповсюдженої мікрооперації. При цьому для реалізації найтриваліших ("довгих") мікрооперацій відводять декілька тактів, наприклад, два.

В асинхронних ПК тривалість такту змінна і залежить від часу виконання поточної мікрооперації. Сигнал закінчення даної мікрооперації є сигналом початку наступної, ПК сучасних комп'ютерів використовують комбінований спосіб тактування, в якому вигідно узгоджуються переваги обох принципів.

За способом побудови розрізняють КА із схемною та програмовною логікою. Останній містить спеціальний блок пам'яті для зберігання мікропрограм.

Керуючий автомат, функціонування якого задають за допомогою мікропрограм, називаєтьсямікропрограмним автоматом(МПА).

Історично склалось так, що в багатьох посібниках термін "мікропрограмний автомат" використовують тільки відносно КА з програмовною логікою, що методично необгрунтовано.

За способом реалізації машинних команд ПК поділяють на централізовані та змішані. При централізованому способі керування єдиний ПК виробляє всі керуючі сигнали, які необхідні для виконання будь-якої операції із системи команд машини. Такі ПК часто використовують асинхронний принцип тактування і застосовуються переважно в одноадресних машинах із порівняно невеликим числом мікрооперацій.

При змішаному способі керування ЦПК виробляє основні керуючі сигнали — приймання команди, її дешифрації, модифікації та інші. Керування виконанням ари-фметико-логічних операцій забезпечується БМК.

За числом рівнів керування ПК відносять до одно- або багаторівневих. Це однаковою мірою відноситься як до ПК в цілому, так і до його частин — програмної та мі-кропрограмної.

На першому, найнижчому рівні, базовими операторами служать мікрооперації, а логічними умовами — повідомні сигнали з операційного пристрою. На другому рівні базові оператори і логічні умови мають такий же порядок складності, як і команди традиційних машин. На третьому рівні базові оператори аналогічні мікрокомандам однорівневих машин, але реалізуються технічними засобами і є органічною частиною ПК.

За порядком проходження команд програми розрізняють ПК з природною і з довільною послідовністю. У більшості комп'ютерів команди розміщуються в пам'яті в комірках з послідовними номерами і адреса наступної команди визначається автоматично — додаванням константи до лічильника команд. У ПК з довільним порядком адресу наступної команди вказують у поточній команді.

За методом зберігання програм виділяють машини з внутрішнім програмуванням (команди зберігаються в ОП) та із зовнішнім (програма вводиться за допомогою перфокарт, магнітних карток, спеціальних панелей та ін).

5.3. Різновиди керування (централізоване, розподілене, синхронне, асинхрон-

      не, комбіноване керування)

5.4. Центральний пристрій керування

Пристрій, який виконує основні функції керування комп'ютером, називаєтьсяцентральним пристроєм керування.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 й робочі програми, організує всі необхідні дії з оцінки і перетворення початкової інформації для одержання результату обчислень.

Розв'язання будь-якої задачі зводиться до послідовності вибірки і виконання команд програми під керуванням ЦПК. Отже, 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 та 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, 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 (рисунок 5.хх):

Рисунок5.хх – Структура взаємодії ПК, АЛП і памяті

- регістр командRGK.з полем коду операціїКОП і полем адресиАДР;

-лічильник адреси командСТАК;

-керуючий автоматМПА;

-дешифратор коду операційDСКОП;

- операційний блокОБ, в який входять суматор, адреси, схеми аналізу режимів роботи: готовності пам'яті та периферії до обміну інформацією, запитів переривань і прямого доступу до пам'яті; інтерфейсні схеми та ін.;

-пульт керування "Пульт".

Регістр командRGK призначений для приймання команди зОП і зберігання її протягом робочого циклу. Залежно від типу машини і складності операції команда може мати довжину від одного до 10 і більше байтів. Залежно від довжини шини вибірки даних за одне звернення доОП може зчитуватися вся команда, її частина або декілька команд.

Лічильник адрес командСТАКпризначений для визначення адреси команди. Після зчитування поточної команди змістСТАКавтоматично збільшується на константу, яка дорівнює довжині команди в байтах.

Мікропрограмний автоматМПА1розшифровує команди і забезпечує керуючими сигналами виконання програмної частини, аМПА2— виконання власне мікропрограм операцій вАЛП. Кожний з автоматів може будуватися на основі схемної або програмовної логіки. При централізованому керуванні обидва автомати об'єднуються в єдинийМПА.

Суматор адреси служить для формування виконавчих адрес операндів та результату операції за інформацією, яка міститься в коді команди. Загалом виконавчі адреси одержують 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. На клавіатурі "Пульту" набирається команда введення та адреса першої команди програми, яка має виконуватися після натиснення на кнопку ЗАПУСК (або будь-якої клавіші). Ця інформація надходить вЦПК, який керує введенням з магнітних дисків програми та початкових даних в ОП. Після закінчення введення програмиЦПК пересилає в лічильникСТАКадресу першої команди, яка має виконуватися.

Функціонування комп'ютера складається з робочих циклів, кожний з яких відповідає виконанню однієї команди програми.

У кожному робочому циклі загалом виконуються такі типові дії:

- вибірка з комірки ОП команди, яка має виконуватися, і формування адреси наступної команди. При цьому зміст лічильника адресиСТАКпересилається в регістр адреси пам'ятіRGАОП.Зчитаний за даною адресою код надходить до регістра данихпам'ятіRGD ОП, а звідти пересилається у регістр командRGK,після чого вмістиме лічильника адресиСТАКзбільшується на константу — довжину команди в байтах;

- формування виконавчих адрес і зчитування за ними операндів з ОП. Зміст адресної частини команди пересилається вОБ, де виробляються виконавчі адреси. Зчитані операнди надходять доОА і зберігаються в блоці РЗП;

- розшифрування коду операції вМПА 2:виконується послідовність мікрооперацій, які визначені мікропрограмою даної операції та записування результату операції в пам'ять чи в РЗП;

- вироблення вМПА 2сигналу кінця операції.

При кожному зверненні до пам'яті перевіряється сигнал готовності "Гт" пам'яті до обміну інформацією. Обмін (зчитування чи записування) можливі при "Гт" =1,інакше — процесор переходить в режим чекання. Після кожного звернення до ОП перевіряється наявність сигналу 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 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.

Функції і загальна організація керування. Різновиди керування на http://mirrorref.ru


Похожие рефераты, которые будут Вам интерестны.

1. Реферат Теорія автоматичного керування

2. Реферат Розробка контролера керування

3. Реферат Керування індивідуальною поведінкою

4. Реферат Елементи керування Visual Basic

5. Реферат Керування виконанням програми на Пролозі

6. Реферат Система керування електроприводом токарного верстата

7. Реферат Налаштування робочого поля та панелі керування

8. Реферат Архітектура пристроїв керування з жорсткою та гнучкою логікою

9. Реферат Розрахунок принципової електричної схеми керування електродвигуном

10. Реферат Створення дочірніх елементів керування: смуги прокручування, списки