Операционный и управляющий автоматы процессора, схема их взаимодействия

Любой процессор, с точки зрения канонической схемы, отражающей базовые принципы его организации, объединяет в себе два устройства: операционное (операционный автомат) и управляющее (управляющий автомат) (рис. 3.1).

Операционный автомат – это устройство, выполняющее непосредственно операции над информацией под воздействием управляющих сигналов и вырабатывающее определенные признаки результатов этих операций. Он включает в себя в качестве составляющих узлов регистры, сумматоры, дешифраторы, мультиплексоры, АЛУ и другие функциональные блоки, реализующие элементарные действия, из которых складывается процесс выполнения команд. Такими действиями могут быть запись в регистр, инвертирование содержимого регистра, сдвиг кода влево или вправо, дешифрация двоичного кода, сложение двух чисел и другие. Каждое элементарное действие, выполняемое в одном из узлов операционного автомата в течение одного тактового периода, называется микрооперацией.

Управляющий автомат представляет собой устройство, координирующее действия узлов операционного автомата посредством управляющих сигналов. Эти сигналы вырабатываются управляющим автоматом с учетом признаков результатов выполнения текущих операций, поступающих с выхода операционного автомата, а также способности операционного автомата выполнять параллельно (в один такт) несколько микроопераций. Совокупность одновременно выполняемых микроопераций называют микрокомандой. Последовательность микрокоманд, интерпретирующая сложную команду (выполняемую не за один такт), образует микропрограмму. Таким образом, управляющий автомат определяет микропрограмму, регламентирующую последовательность наборов управляющих сигналов (микрокоманд), активизирующих операционный автомат на выполнение необходимых действий, связанных с выполнением очередной команды.