Лекции Глотова А.Н., страница 8

первичного автомата, управляющего процессами внутри МП;2.схемы,обрабатывающейвнешниесигналыигенерирующейуправляющие сигналы МП - системе.9.3.1. АЛГОРИТМ УПРАВЛЯЮЩЕГО АВТОМАТА МП.Рассмотримпримернуюсхемуалгоритмафункционированияуправляющего автомата в течение рабочего цикла выполнения команды(рис.9.3).Выполнениерабочегоциклакомандыначинаетсясопросатриггера прерывания.

Если запрос прерывания имеет место, то автоматпередает управление специальной подпрограмме обработки прерывания ивыполняется соответствующая программа обслуживания данного запросапрерывания. При отсутствии прерывания управляющий автомат генерируетуправляющие сигналы выборки команды из памяти и формирование в СКадреса следующей команды. Затем управляющий автомат дешифрирует кодоперации в команде и генерирует соответствующую коду операции сериюуправляющихоперации.сигналов,обеспечивающихреализациювМПзаданной59Рисунок 9.2 Алгоритм управляющего автомата МП60Существенная особенность работы первичного автомата состоит втом, что его алгоритм содержит условный оператор ожидания готовностиоперанда. Появление такого оператора в алгоритме объясняется тем, чтоМП приспособлены для работы с различными типами внешней памяти (снепосредственнымилипоследовательнымдоступом),имеющимиразныевремена обращения.

Кроме того, МП может обращаться за операндом нетолько к памяти, но и к медленно действующим УВВ. Наличие в схемеалгоритма первичного автомата оператора ожидания готовности операндаявляется одной из причин того, что последовательность управляющихсигналов,реализующаянекоторуюкомандугенерируетсяпервичнымавтоматом не только на основе кода команды, но и под воздействиемнабора внешних управляющих сигналов.Схема управления системой в зависимости от кода текущей команды,состоянияпервичногоуправляющегоавтомата,атакжеотзначенийвнешних сигналов в шине управления вырабатывает управляющие сигналы,которые реализуют процедуры системного обмена информацией.9.3.2. ФОРМИРОВАНИЕ И ОБРАБОТКА ВНЕШНИХ СИГНАЛОВ.В режиме временного мультиплексирования шины данных МП выдаетинформацию о своем внутреннем состоянии в начале каждого МЦ.

Длясогласованнойработынедостаточно.ПоэтомуМПвМПипериферийногодляуправленияоборудованиясистемойэтогоиспользуетсякомбинация прямых управляющих линий в шине управления собственно МП,которая подсоединяется к внешним схемам. Сигналы на этих управляющихлиниях (РПР, ЧТ, ЗП, ЖДУ) изменяются на выходе МП в каждом такте.т.е. они отражают переходы первичного автомата от машинного такта Tiк такту Ti+1. Такая комбинация: слово состояния МП, передаваемого в61регистрсостоянияодинкоторыеизменяютсявраззакаждомМЦ,итакте,наборуправляющихпозволяютсигналов,организоватьшинууправления МП - системы.Временнаяусловиях,диаграммакогдаопределяетприсутствуетосновнойвнешнийциклуправляющийкомандысигналМПвГОТОВ,информирующий о готовности периферийного оборудования к обмену с МП(рисунок 9.3).

В первом такте синхронизации Т1 МП выставляет на шинеадреса адрес очередной команды А0 – А15. Начинается цикл выборкикоманды.ОдновременноналиниисинхронизацииСИНХРОпоявляетсяединичный сигнал, который, во-первых, идентифицирует информацию нашине данных D0 - D7 как слово состояния процессораегововнешнийрегистрсостояния,авовторых(ССП) и загружаетсвидетельствуетоначале машинного цикла ВЫБОРКА.По окончании сигнала синхронизации буферная схема ШД переводитШД в режим ввода, о чем свидетельствует сигнал на линии ЧТ ШУ.

Втакте Т2 МП осуществляет проверку готовности внешнего устройства кобмену в том случае, если адаптер внешнего устройства или памятьгенерируетсигналГОТОВ.Первичныйавтоматпереходитвсостояниеожидания. В этом состоянии МП будет находиться до тех пор, пока налинии управления ГОТОВ не появится единичный сигнал, который будетсвидетельствовать, что память или периферийное оборудование готовы кобмену. Пока первичный автомат находится в состоянии ожидания Tw МПпростаивает.

Из состояний T2 или Tw первичный автомат переходит всостояниеТ3,вкоторомпроизводитсячтениеилизаписьсловавпамять. Состояния Т4 и Т5 отводятся для реализации операции, заданнойкодом команды. Выполнение некоторых сложных команд может потребовать62от первичного автомата неоднократного прохода по циклу состояний отТ2 до Т5.┌─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐│T1│T2│Tw│T3│T4│T5│__________________F1/\_____/\_____/\_____/\_____/\_____/\________________________F2_____/\_____/\_____/\_____/\_____/\_____/_______________________________________ ______________A0-A15_____X_______________________________________X_не определено_________ _____________________________D0-D7 _____X_________X_____режим_записи____________>──────────────____ ___________________высокоимпедансноеD0-D7____X_____режим_чтения__>────────────────────────_________состояние буфераСИНХРО_____/\________________________________________________________________________________________ГОТОВ\______________/_________ЖДУ____________________/\________________________________________________ЧТ_______________/\_________________________________________________________________ЗП\___________________/││выдача│││││││слова│ данные ││││││состояния│││││├─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤│A0 - A15 │Проверка │НЕ обязат.

Выборка │Не обязательно ││адрес па-│готовности ========│ данных │============== ││мяти или │ГТ, ЗПДП,│согласо- │ или│выполнение││номер УВВ│ ОСТ│вание с │ команды │операции││D0 - D7 ││временем │ или│(если нужно)││информ. о││доступа к│ запись ││││сост. МП ││памяти│ данных │││└─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘Рисунок 9.39.3.3. ТАКТИРОВАНИЕ МП И СИНХРОНИЗАЦИЯ МП - СИСТЕМЫ.ВМПреализуетуправляющийавтоматеенесколькоциклзавзависимостивнутреннихотсложностимашинныхкомандыциклов.Циклкоманды в МП реализуется за 1 - 5 машинных циклов. Один машинный циклтребуется МП для одного обращения к памяти или УВВ.

Выборка байтакоманды, байта адреса или данных требует одного машинного цикла.63Аналогичность операций, выполняемых в этих циклах, несмотря на то чтоонирасположенывразличныхфрагментахсхемыалгоритмаработыуправляющего устройства, позволяет их реализовать в течение циклакомандынаодномитомжеоборудованиипервичногоавтомата,чтоприводит к усложнению управления МП - системой.Эффективность работы управляющего автомата достигается за счеттого, что машинные циклы (МЦ) могут быть переменной длины.

Так в МПК580 каждый МЦ может состоять из 3 - 5 тактов.РассмотримвременныедиаграммытактированияМПотвнешнегогенератора.┌────────────────────────────────────────────────────────│ машинный цикл Mn ───>├────────────────────┬───────────────────┬───────────────│T1│T2│T3├────────────────────┼───────────────────┼───────────────│ ___________________________Ф1 │/\_________/\_________/\_____│_________│______________Ф2 │_________/\_________/│\_________/││ ___________________V───>СИНХРО_________V/\_________________________│Рис.9.4Сигнал"СИНХРО"идентифицируетсяМП-системойкакначаломашинного цикла.Каждый такт машинного цикла образует пара сигналов тактированияФ1иФ2,поступающихотвнешнегогенератора.Вначалекаждогомашинного цикла первичный автомат генерирует сигнал синхронизации МП-системе"СИНХРО".КаждомутактуТсоответствуетотдельноесостояние первичного автомата управляющего устройства МП.

Все тактыимеют одинаковую длительность. Существуют три исключения из этогосостояния:- Состояние "ЖДУ", в котором МП находится в состоянии ожидания64операнда;-Состояние"ПДП",вкотороеМПпереходитподвоздействиемвнешних сигналов управления МП - системой;-Состояние"ОСТАНОВ",вкотороеМПможетбытьвведенпосредством команды останова.Эти три состояния МП не связаны с тактовой частотой сигналов Ф1иФ2иихпродолжительностьнеопределенная,таккакзависитотвнешних по отношению к МП событий. Эти состояния длятся целое числотактов и выход МП из этих состояний тактируется.Из состояния ОСТАНОВ МП может быть выведен двумя способами: илипоступившим внешним сигналом прерывания и соответствующим разрешениемнанегоЗПРсостояние-СБРОС,РПР,иликоторыйсигналомсистемнойпереводитустановкипервичныйвавтоматвисходноеначальнойсостояние.Такимобразом,каждыйпериодтактированияМПК580соответствуетособому состоянию первичного автомата.

В стандартном МЦ может быть оттрех до пяти состояний автомата. В зависимости от сложности операций,определяемых командой, цикл команды может выполняться от четырех довосемнадцати тактов.9.3.4. СЛОВО - СОСТОЯНИЯ МП.Длянормальногоуправляющихсигналов,функционированиягенерируемыхМП.МПМП-системынедостаточно-системавкаждомМЦдолжна получать более полную информацию о состоянии МП. В условиях"узкого"интерфейсаМП,когдавнешнихвыводовдляиндикациивнутреннего состояния (слова состояния) МП недостаточно, эта задачарешаетсясиспользованиеммультиплексированияшиныданныхи65представления внутреннего состояния МП на внешнем по отношению к МПрегистре слова состояния РСС.┌──────┐│D0-D7 ├────────────────\│├───┐ ┌──────────/ ШД│ М П ││ │┌──────┐│││ └────\│D0-D7 ├─>PSW0││└──────/│Регистр .│├──────────>│состо-│ .└──────┘ СИНХРО│яния │ .│(РСС) ├─>PSW7└──────┘Рисунок 9.5┌─────────┬─────────┬│T1 │T2│├─────────┼─────────┼│ ______Ф1 │/\_____/\_____│______Ф2 │______/\_____/│_______СИНХРО│______/\_____│_________ __________ШД │_________X__________│____________ _______РСС │____________X_______Процессор в первом такте каждого МЦ генерирует на шине данныхслово состояния СС (PSW), которое содержит информацию о процессах,происходящих в МП.