Устройство управления является наиболее сложным устройством персонального компьютера, генерирующим управляющие сигналы, которые передаются по кодовым шинам инструкций во все блоки компьютера. Его упрощенная функциональная схема представлена на рис. 3.2.
Рис. 3.2. Функциональная схема устройства управления
Основными элементами устройства управления являются:
■ регистр команд – запоминающий регистр, в котором хранится код команды, составленный из кода выполняемой операции и адресов операндов, участвующих в операции;
■ дешифратор операций – логический блок, выбирающий из множества вариантов решения один в соответствии с поступающим из регистра команд кодом операции;
■ постоянное запоминающее устройство микропрограмм – блок для хранения управляющих сигналов, необходимых при выполнении операций обработки информации; сигнал, выбранный дешифратором операций, считывает из ПЗУ микропрограмм необходимую последовательность управляющих сигналов;
■ узел формирования адреса – устройство, вычисляющее полный адрес ячейки памяти по реквизитам, поступающим из регистра команд и регистров процессорной памяти;
■ кодовые шины данных, адреса и инструкций – часть внутренней интерфейсной системы процессора.
Устройство управления формирует управляющие сигналы для выполнения следующих процедур:
1) выборки из регистра процессорной памяти адреса ячейки оперативной памяти, в которой хранится очередная команда программы;
2) выборки из оперативной памяти кода очередной команды и передачи его по кодовой шине данных в регистр команд;
3) передачи в дешифратор операций кода операции для его последующей расшифровки;
4) передачи расшифрованного кода операции в ПЗУ микропрограмм для считывания управляющих сигналов, которые определяют необходимые процедуры для выполнения заданной операции;
5) передачи считанных управляющих сигналов в нужные блоки компьютера по кодовой шине инструкций;
6) считывания из регистра команд и регистров процессорной памяти отдельных составляющих адресов операндов и формирования их полных адресов;
7) передачи полных адресов операндов по кодовой шине адреса в процессорную память;
8) выборки операндов по сформированным адресам из оперативной памяти и выполнения требуемой операции;
9) записи результатов выполнения операции в оперативную память;
10) формирования адреса следующей команды программы.
