Командный цикл и его фазы

Работа ЦП состоит из ввода, обработки и вывода данных в соответствии с программой, хранимой в памяти CSEG.

Программа – это упорядоченная последовательность команд и данных. Процесс исполнения программы заключается в последовательности исполнения команд, образующих программу.

Команда – это функционально завершенное элементарное действие, которое определяется типом используемых данных, операций над ними, приемником размещения результата, а также источником получения следующей команды.

Время, необходимое для выполнения одной команды, называется командным циклом. Командный цикл делится на две фазы: выборки и исполнения. Работа ЦП заключается в непрерывном повторении чередующихся фаз командного цикла /6, 8/.

Основное содержание фазы выборки состоит в считывании первого байта (слова) команды из памяти ВМ и его ввод в специальный регистр команд IR (Instruction Register). Считывание байта (слова) происходит по адресу, хранящимся в программном счетчике PC (счетчике команд). Одновременно с этим содержимое PC увеличивается на 1 или 2, указывая на следующий элемент объектного кода. Фаза выборки одинакова для всех команд.

Фаза исполнения состоит в дешифрации содержимого IR и выполнении действий, определяемых этим содержимым. Состав и порядок и порядок действий фазы исполнения для каждой команды свой. Эта фаза может включать считывание дополнительных байтов (слов) команды и соответствующего изменения PC, чтение операнда из памяти данных или обращение к портам ввода - вывода, собственно исполнение инструкции команды и размещение результата.

В классическом процессоре командный цикл состоит из указанных пяти действий - ступеней: одна - в фазе выборки и четыре – в фазе исполнения. Ступени командного цикла первых микропроцессоров выполнялись последовательно во времени, что существенно ограничивало быстродействие ЦП.

При включении источника питания или нажатии клавиши сброса RESET в PC записывается адрес первой команды программы. Далее выбирается и исполняется первая команда программы, по результатам которой управление передается второй и т. д. При считывании специальной команды останова ВМ приостанавливает свою работу до следующего пуска.

Существует возможность ввода – вывода данных из памяти на внешние устройства (ВУ) и обратно, минуя ЦП. В этом случае обмен данными выполняется через канал прямого доступа к памяти (ПДП), работой которого управляет специальная БИС – контроллер прямого доступа к памяти (КПДП). Этот режим обмена характеризуется большой скоростью и используется для ввода – вывода больших объемов данных.

Контрольные вопросы и задания

1.В чем суть программного управления и чем оно отличается от аппаратного?

2.Из каких основных блоков состоит вычислительная машина?

3.В чем отличие микропроцессора и микропроцессорной системы?

4.Назовите достоинства и недостатки фон-неймановской и гарвардской архитектур микропроцессорных систем.

5.Какие задачи выполняет системная шина? Какие магистрали входят в состав системной шины?

6.Какие достоинства и недостатки имеет шинная архитектура микропроцессорных систем?

7.Какие достоинства и недостатки имеют раздельная и мультиплексированная шины.

8.С какой целью командный цикл процессора разделяют на ступени (этапы)?

9.Назовите основные ступени командного цикла.