07 jednostka sterujaca

Architektura komputerów
Tydzień 7
Jednostka sterująca
Mikrooperacje
●
●
●
Każdy rozkaz składa się z szeregu
drobnych kroków zwanych
mikrooperacjami.
Realizacja każdego rozkazu polega na
wykonaniu szeregu mikrooperacji w
określonej kolejności.
Mikrooperacje są elementarnymi
operacjami wykonywanymi przez
procesor.
Rozbicie instrukcji
●
●
Wykonanie instrukcji procesor dzieli na
cykle. Każdy cykl składa się z kilku
taktów. W każdym takcie wykonywana
jest jedna mikrooperacja (lub kilka
niezależnych od siebie).
Przykładowe cykle:
–
pobierania
–
adresowania
–
przerwania
–
wykonywania
Jednostka sterująca
Sygnały sterujące
wewnątrz procesora
Znaczniki
stanu
Jednostka
sterująca
Sygnały sterujące
z magistrali
Zegar
Sygnały sterujące
do magistrali
systemowej
Magistrala systemowa
Rejestr rozkazu
Sygnały sterujące
●
●
Sygnały sterujące z reguły są
doprowadzone bezpośrednio na wejście
odpowiednich bramek logicznych
aktywujących układy.
Trzy rodzaje sygnałów sterujących:
–
aktywujące działanie ALU i innych wewnętrznych
układów procesora
–
aktywujące sygnały sterujące na zewnętrznej
magistrali (wyjściowe np. pobranie danych z
pamięci)
–
znajdujące się na magistrali zewnętrznej,
Ścieżki danych i sygnały sterujące
C5
MBR
C11
C12
C3 C15
C1
C8
PC
MAR
C6
CR
Zegar
C7
C13
Jednostka
sterująca
CW
AC
IR
C14
C2
C10
C4
Sygnały
sterujące
C9
ALU
Znaczniki
stanu
Sygnały
sterujące
Mikrooperacje i sygnały
sterujące
Mikrooperacje
sterujące
Pobieranie
Aktywne sygnały
t1: MAR <- (PC)
t2: MBR <- Pamięć
PC <- (PC)+1
t3: IR <- (MBR)
Adresowanie t1: MAR <- (IR(adres))
pośrednie
t2: MBR <- Pamięć
t3: MAR <- MBR(adres)
Przerwanie
t1: MBR <- (PC)
t2: MAR <- adres stosu
t3: Pamięć <- (MBR)
C2
C5, CR, C14
C4
C15
C5 , CR
C8
C1
C20
C12, CW
Implementacja jednostki
sterującej
Rejestr rozkazu
Dekoder
I 1 I2
Ik
T1
Zegar
Generator
taktowania
T2
Jednostka
sterująca
Tn
C1 C2
Sygnały sterujące
Znaczniki
stanu
Cm
Mikroprogramowana
jednostka sterująca
Rejestr rozkazu
Znaczniki
stanu
Zegar
Układy
logiczne
szeregowania
Dekoder
Rejestr adresu sterowania
Pamięć
sterująca
Buforowy rejestr sterowania
Dekoder
Sygnały sterujące
Mikroprogram
●
●
●
W pamięci sterującej znajduje się
program realizujący każdy rozkaz
procesora za pomocą sekwencji
mikroinstrukcji.
Potrzebne są dodatkowe mikroinstrukcje
sterujące przaebiegiem mikroprogramu.
Rozkazy nie muszą być wykonywane w
stałej ilości kroków i faz. Każdy rozkaz
jest realizowany przez własny
mikroprogram.
Zalety i wady
●
●
Zalety mikroprogramowania:
–
Prostszy projekt i implementacja.
–
Możliwość poprawienia błędów w już
zaprojektowanym układzie, a nawet w już
wytworzonym (jeśli pamięć sterująca jest
modyfikowalna).
Wady:
–
Wolniejsze działanie niż rozwiązania
układowego.