Устройство управления с жесткой логикой

Управляющее устройство с «жесткой» логикой управления операционным блоком, то есть реализованное аппаратно, представляет собой так же как и УУ с программируемой логикой, конечный автомат. Для каждой операции, задаваемой, например, кодом операции команды на входе, строится набор комбинационных схем, которые в нужных тактах возбуждают соответствующие управляющие сигналы. Иначе говоря, строится конечный автомат, в котором необходимое множество состояний реализуется на запоминающих элементах, а функции переходов и выходов А и В реализуются с помощью комбинационных логических схем. В УУ с программируемой логикой управляющие сигналы подаются в операционный блок непосредственно с ПЗУ. Логические схемы УУ вырабатывают распределенные во времени управляющие, функциональные сигналы. В отличие от УУ с хранимой в памяти последовательностью операций у этих автоматов можно изменить логику работы только путем переделок схем автомата. Типичная структурная схема УУ с жесткой логикой показана на рис.2.1.5. В состав схемы входят регистр кода операции РгКОП, являющийся частью регистра команд, счетчик тактов СчТ, дешифратор тактов ДшТ и дешифратор КОП - ДшКОП, а также логические схемы ЛС образования управляющих функциональных сигналов. На СчТ поступают сигналы от блока синхросигналов, и счетчик с каждым сигналом меняет свое состояние. Состояния счетчика представляют номера тактов, изменяющиеся от 1 до n. ДшТ формирует на i-м выходе единичный сигнал при i-м состоянии счетчика, то есть во время i-го такта.

Рисунок 2.1.5. Структура устройства управления с «жесткой» логикой

ДшКОП вырабатывает единичный сигнал на j-м выходе, если должна исполняться j-я команда. Если на ЛС поступают две лог. «1» с ДшКОП и ДШТ, образуется управляющий сигнал. ЛС образования управляющих сигналов для каждой команды возбуждают формирователи управляющих функциональных сигналов для выполнения требуемых в данном такте микроопераций. Принцип построения ЛС образования управляющих сигналов поясняется на рис. 2.1.6, где показан фрагмент ЛС, обеспечивающей выработку управляющего сигнала V к в i-м и n-м тактах выполнения j-ой команды. В общем случае значения управляющих сигналов зависят еще и от осведомительных сигналов u, отражающих ход вычислительного процесса - признаки, слово состояния и др. Для реализации этих зависимостей элементы, представленные на рис. 2.1.6, берутся многовходовыми и на них заводятся показанные пунктиром требуемые сигналы логических условий. Если, например, необходимо, чтобы при выполнении j-ой команды управляющий сигнал V к появлялся в i-м такте только при значениях осведомительных сигналов u1=0 и u3=1, а в n-м такте всегда, то на логическую схему, вырабатывающую V к, необходимо подать сигналы u1, и u3. Недостатком рассмотренных схем является одинаковое число тактов для всех команд. Это требует выравнивания числа тактов исполнения команд по наиболее «длинной» команде, что ведет к непроизводительным затратам времени. Для устранения этого недостатка ЛС строят с использованием нескольких счетчиков тактов. Однокристальные наборы МП серий К536, К580, К581, К586, К588, К1801 и К1810 имеют УУ с жесткой логикой управления операционным блоком.