Файл: Дроздов Е.А. Многопрограммные цифровые вычислительные машины.pdf

Поскольку в РгК, в котором должен размещаться код очередной команды, содержится еще не реализованный АЗ, то действия про­ изводятся в следующем порядке. Содержимое РгАК передается на сумматор адреса; одновременно подается сигнал по цепи «+1». В СмА образуется код адреса очередной команды. Этот код пере­ дается в РгА ОЗУ и одновременно в РгАК, где хранится до выбор­ ки следующей команды из ОЗУ. За время выборки кода очередной команды из ОЗУ на СмА через В3 и ИЛИ2 передается код третьего адреса выполняемой команды, на СмА передается и код модифи­ катора из ИРг, а регистр команд РгК устанавливается в исходное нулевое состояние. К концу третьего подцикла код очередной команды фиксируется в РгК, в АУ получен результат выполнения операции по команде данного цикла, а АЗИ находится в сумматоре адреса.

В четвертом подцикле результат выполнения операции пере­ дается из АУ в ОЗУ, где записывается по третьему исполнитель­ ному адресу, который выдается из СмА в регистр адреса ОЗУ.

§ 9.4. Схемное формирование управляющих сигналов

При схемном формировании управляющих сигналов блоки мик­ рокоманд устройств управления включают в свой состав, как пра­ вило, только логические узлы, отдельные запоминающие элементы

Рис. 9.7. Блок микрокоманд синхронной ЦВМ

и генераторы импульсов. Состав БМК определяется количеством выполняемых машиной операций, а также принципами организации управления при выполнении команд. Ниже рассматриваются схемы БМК при постоянном для всех операций цикле, при основном по­ стоянном цикле (см. диаграммы рис. 9.2), а также вариант схемы БМК при асинхронном управлении.

Общая схема блока микрокоманд синхронной ЦВМ приведена на рис. 9.7. Согласно этой схеме в состав блока входят: ГСИ — ге­ нератор синхронизирующих импульсов, СПО — схема пуска и оста­ нова, РИ — распределитель импульсов, иногда именуемый блоком выработки начальных управляющих сигналов, ДшО — дешифратор

29Q

операций и КС — коммутирующая схема, называемая также бло­ ком управления операциями.

Схема пуска и останова состоит из переключательных элемен­ тов, которые под воздействием сигналов, поступающих от пульта управления, либо пропускают импульсы от ГСИ в распределитель РИ, либо не пропускают их. Распределитель импульсов, или датчик

тактов, предназначен для распределения непрерывной последова­ тельности импульсов ГСИ по тактовым цепям с общим периодом, равным циклу работы устройства управления. Временная диаграм­

ния необходимого распределения импульсов в схеме используются две серии синхронизирующих импульсов СИ, и СИ2. Кроме так­ товых сигналов И на выходах распределителя импульсов образу­ ются также начальные управляющие сигналы потенциального типа УП. Если, например, Тц=80 мксек и цикл состоит из 16 так­ тов, то /си—200 кгц, а счетчик является 4-разрядным.

291

Коммутирующая схема по начальным управляющим сигналам И, сигналам с выходов дешифратора операций р и дешифратора при­ знаков р, а также условиям 5 формирует все необходимые сигналы микроопераций в соответствии с соотношениями типа (9.3). Основу схемы составляют логические элементы И и ИЛИ; для окончательного формирования управляющих сигналов использу­ ются выходные усилители. Для построения схемы коммутации уп­ равляющих сигналов используются временные диаграммы выпол­ нения операций, а также таблицы, в которых указывается, какие qj при выполнении каких операций и при каких условиях должны вырабатываться в каждом такте. В приведенной ниже таблице для некоторых операций даны наборы qj для постоянного пятитактного цикла.

Функциональная схема части блока управления операциями (коммутирующей схемы), отвечающей данным этой таблицы, при­ ведена на рис. 9.11. По аналогии с ней строятся полные схемы КС, обеспечивающих формирование управляющих сигналов для всех выполняемых в машине операций.

Блоки микрокоманд синхронно-асинхронных ЦВМ, т. е. машин с основным постоянным циклом работы, строятся на базе БМК, ис­ пользуемых в синхронных машинах. Дополнительно в состав БМК включаются схемы так называемого местного управления МУ, уп­ равляющие выполнением тех частей арифметических операций, ко­ торые не укладываются в принятый цикл и в то же время зависят от кодов операндов. Выполнение коротких операций обеспечивают только схемы центрального управления ЦУ, а схемы МУ совместно со схемами ЦУ принимают участие в выполнении длинных опе­ раций.

Общая схема блока микрокоманд синхронно-асинхронной ма­ шины приведена на рис. 9.12. Схемам МУ в этом блоке передаются функции управления выполнением тех частей операций, которые обычно требуют многократно повторяющихся последовательностей управляющих сигналов. К таким частям относятся: собственно

292

умножение и деление, сдвиги кодов, выравнивание порядков и нор­ мализация в машинах с плавающей запятой. В соответствии с этим в состав МУ обычно включаются узлы, управляющие сдвигами, вы­ полнением собственно умножения и выполнением собственно деле­ ния; сюда относятся счетчики, малоразрядные распределители импульсов и коммутирующие вентильные схемы.

От РИ

Рис. 9.11. Коммутирующая схема

В рассматриваемом БМК схемы центрального управления, об­ веденные на рис. 9.12 пунктиром, состоят из КС, РИ и СПО, прак­ тически не отличающихся от аналогичных узлов БМК синхронных машин. Передача управления схемам МУ осуществляется обобщен­ ным сигналом «Пуск МУ»; по этому сигналу запускается соответ­ ствующий узел МУ и через схему пуска и останова СПО произво­ дится останов ЦУ за счет прекращения подачи на РИ синхронизи­ рующих импульсов. После окончания работы схем МУ управление вновь передается схемам ЦУ, Пуск и останов машины также

293

производятся посредством СПО сигналами, поступающими от пульта управления; останов машины означает прекращение выра­ ботки любых управляющих сигналов.

УС

__U .--.Ui-U 1

Рис. 9.12. Блок микрокоманд синхронно-асинхронной ЦВМ

Блоки микрокоманд асинхронных ЦВМ строятся так, чтобы сразу же после завершения выполнения предыдущей команды на­ чиналось выполнение очередной команды при минимуме затрат

УСК

Рис. 9.13. Блок микрокоманд асинхронной ЦВМ

машинного времени на выполнение каждой операции. В простей­ шем случае БМК асинхронной машины составляется из ряда так называемых управляющих линеек, представляющих собой линии задержки с многими выходами. Структура БМК с управляющими линейками показана на рис. 9.13.

294

Каждой из т выполняемых в машине операций отвечает отдель­ ная управляющая линейка УЛь УЛ2, . . УЛТО, построенная так, что в требуемые моменты времени формирует управляющие сигналы, специфичные для данной операции. Сигналы, образующиеся на вы­ ходах управляющих линеек, поступают в управляемые цепи устройств машины через выходные собирательные схемы. Каждая выходная собирательная схема обеспечивает направление импуль­ сов от различных УЛ в одну из управляемых цепей, что необходи­ мо для выполнения стандартных микроопераций.

Цепочки элементарных линий задержки, составляющие основу управляющих линеек УЛ1—УЛ,„, строятся в соответствии с микро­ программами соответствующих операций. Поскольку некоторые участки микропрограмм могут неоднократно повторяться, то соот­ ветствующие участки цепочек охватываются обратными связями, и подсерни управляющих сигналов вырабатываются циклически. Для учета значений разрядов операндов (например, при умноже­ нии) и различных условий в цепочках ЛЗ образуют разветвления. Если разветвления усложняют управляющие линейки, то организа­ ция циклической выработки подсерий управляющих сигналов при­ водит к уменьшению их аппаратурного состава.

Для формирования управляющих сигналов команд УСК, ис­ пользуемых в БУК для выборки очередной команды и преобразо­ вания ее адресной части, используется отдельная управляющая линейка УЛ0. Эта линейка начинает формировать УСК с поступле­ нием на ее вход общего сигнала «Пуск» или финишных сигналов Ф от управляющих линеек операций. При этом любой сигнал Ф мо­ жет запустить УЛ0 только тогда, когда на вентиль В0 подан управ­ ляющий потенциал УП, действующий до момента прихода с ПУ об­ щего сигнала «Останов». Выходной сигнал S управляющей линей­ ки УЛ0 является стартовым для управляющих линеек операций. Он запускает всегда только одну УЛ, отвечающую коду выполняемой операции.

§ 9.5. Программное формирование управляющих сигналов

Особенностью программного формирования управляющих сиг­ налов является то, что основу блоков микрокоманд составляют от­ дельные запоминающие устройства, обычно типа постоянных запо­ минающих устройств. Эти ЗУ хранят коды всех необходимых для выполнения различных операций микрокоманд. Постоянные запо­ минающие устройства, используемые для построения БМК микро­ программных устройств управления, могут содержать различные элементы; в частности, используются диодные матрицы и числовые линейки из магнитных сердечников.

Схема блока микрокоманд с запоминающим устройством микро­ команд в виде двух диодных матриц приведена на рис. 9.14. Обо­ значения на схеме: ДшК — дешифратор кодов, введенных в регистр кодов РгК; Mi — управляющая диодная матрица; М2 — диодная матрица последовательности; ГТИ — генератор тактовых импуль-

2?5