УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЦВМ
— устройство, обеспечивающее координацию действий всех устройств цифровой вычислительной машины (ЦВМ) в соответствии с программой решаемой задачи. ЦВМ автоматически выполняет определенные последовательности операций в соответствии с командами программы, которая вводится в машину непосредственно перед началом вычислений. В современных вычисл. системах У. у. ЦВМ обеспечивает совместную работу центральных вычислителей с остальными устройствами системы. Устройство осуществляет интерпретацию программы вычислений и выполнение отдельных групп операций; оно связано с арифметическим устройством, запоминающим устройством, устройствами ввода — вывода ЦВМ и обеспечивает их совместную работу. У. у. ЦВМ содержит следующие основные узлы: регистр команд, счетчик команд, дешифратор операций, сумматор адресный, индекс-регистры, шины адресов, команд и чисел и различные тактирующие узлы, вырабатывающие необходимые последовательности управляющих сигналов. Регистр команд обеспечивает хранение кода команды. Часть разрядов регистра команд (регистр кода операции) предназначена для хранения кода выполняемой операции, остальные разряды (для хранения кодов адресов операндов) связаны с регистром адреса запоминающего устройства; они могут быть связаны также со счетчиком команд и с другими устройствами ЦВМ, в зависимости от ее структуры. Счетчик команд обеспечивает хранение кодов адресов команд, поступающих из ЗУ на регистр команд, и осуществляет управление переходом к выполнению следующей команды в соответствии с программой вычислений. С регистром кода операции связан дешифратор операций, количество выходных шин которого равно количеству операций цифровой вычислительной машины. Каждой операции соответствуем своя временная последовательность управляющих сигналов, реализующая необходимую для выполнения данной операции последовательность микроопераций.
У. у. ЦВМ осуществляет также управление выполнением программы вычислений. Большинство логических возможностей машины обеспечивается тем, что У. у. ЦВМ обладает способностью автоматически изменять последовательность выполнения команд программы. Изменение этой последовательности У. у. производит по специальным командам, основными
из которых являются команды условного и безусловного переходов.
Существуют два основных принципа управления выполнением операций в ЦВМ: синхронный и асинхронный. При синхронном управлении все операции ЦВМ выполняются В течение одинакового количества тактов. Длительность цикла выполнения операции, выраженная в тактах, выбирается по самой Длинной операции; при выполнении более коротких операций некоторые такты не используются. В устройстве синхронного управления выполнением операций тактовая частота задается специальным генератором тактовых сигналов. Выходные сигналы генератора поступают на счетчик тактовых сигналов, связанный с дешифратором их, количество выходных шин которого равно количеству тактов в цикле команды. Сигналы с дешифратора поступают на входы схемы распределения тактовых сигналов, которая представляет собой совокупность различных логических схем, вырабатывающих необходимые управляющие сигналы. Выходы схемы распределения связаны с соответствующими управляющими шинами. У. у. ЦВМ, реализующее принцип синхронного управления выполнением операций, строится при относительно малых затратах оборудования (быстродействие машины при этом снижается за счет излишних затрат времени на выполнение коротких операций).
При асинхронном управлении для выполнения каждой операции используется столько тактов, сколько необходимо, причем выполнение любой операции может быть начато в любой момент времени по сигналу окончания выполнения предыдущей операции. Для управления выполнением каждой операции строится отдельная схема. В простейшем случае схема управления имеет вид сдвигового регистра или линии задержки, управляемой тактовыми сигналами, с числом отводов, равным необходимому количеству тактов. Отводы связаны с соответствующими управляющими шинами. Тактовый сигнал последовательно во времеии поступает на все отводы и осуществляет управление выполнением операции. Управление выполнением всего набора операций машины обеспечивается путем параллельного соединения схем управления отдельными операциями. При выполнении какой-либо операции выбор соответствующей схемы управления производится с помощью дешифратора операций в зависимости от кода, хранящегося в регистре кода операции. У. у. ЦВМ, реализующее принцип асинхронного управления, позволяет обеспечить более высокое быстродействие по сравнению с устройством синхронного управления. Его недостатком является увеличение затрат Оборудования при технической реализации. Обычно применяют смешанный (синхронно-асинхронный) принцип управления. С конца 60-х гг. при построении устройств управления находит применение принцип микропрограммного управления в цифровой вычислительной машине. Лит.: Папернов А. А. Логические основы цифровых машин и программирования. М., 1968 [библиогр. с. 583—585]; Вычислительная техника. Справочник. Пер. с англ., т. 2. Цифровые вычислительные машины. М.- Л.. 1964 [библиогр. с. 810—816].
Л. А. Корытная.
