И В. С. Ямпольсний о основы автоматики и электронно- вычислительной техники нститутов



Download 1,31 Mb.
bet73/84
Sana03.12.2022
Hajmi1,31 Mb.
#877841
TuriУчебное пособие
1   ...   69   70   71   72   73   74   75   76   ...   84
Bog'liq
Untitled.FR11

Операционный блок (ОБ) производит прием и временное хране­ние исходных данных, их преобразование и передачу результата обработки следующим устройствам. Кроме того, операционный блок проверяет соответствие результата обработки данных заранее обус­ловленным признакам (например, отрицательные числа, нули, чет­ность и т. п.) и сообщает результаты проверки управляющему блоку.
Управляющий блок (УБ) вырабатывает управляющие сигналы,

Операционный 5лок - ОБ


Шина


Результат

oSpa5omKu-F

Исходные

донные-D

РБ1

(Буфер)

АЛУ


РОН


п
п

Управляющие сигналы-У

Признаки условий -П


т

регистра <— на п
разрядоВ

РБ2

(бусрер)

УпраВляшщий длок - У Б


Код команды I








в ид которых зависит от кода текущей операции и признаков результата выполнения предыдущей операции.
Для решения разнообразных задач процессор должен иметь алгоритмически полную систему операций. В принципе, минималь­ная система может состоять всего из нескольких универсальных операций. При этом станет очень простым операционный блок, но значительно возрастут объем программы и емкость запоминаю­щего устройства (наиболее дорогого устройства ЭВМ), необходи­мого для хранения программы. Поэтому современный процессор представляет устройство, выполняющее десятки и сотни различных команд. Конечно, сложность операционного блока при этом возрас­тает, но зато уменьшаются время машинной обработки и затраты на составление и хранение в ЗУ программы.
Процесс выполнения команды в ЭВМ растянут во времени и происходит за несколько машинных тактов. Например, в первый интервал производятся прием и запоминание одного числа, во втором такте — другого, в третьем такте — нахождение суммы этих чисел и т. д. Каждая из элементарных операций, выполняемых за один такт, называется микрооперацией. В один и тот же времен­ной интервал (такт) различными элементами операционного блока может параллельно выполняться несколько микроопераций. Сово­купность одновременно выполняемых микроопераций называется микрокомандой. Таким образом, временная последовательность работы процессора определяется программой—>-командой—>-микро- командой (микрооперациями). Интервал времени, за который вы­полняется микрокоманда, называется машинным тактом, а время, необходимое для выполнения команды,— машинным циклом.
Из краткого описания функций и взаимодействия операцион­ного и управляющего блоков следует, что оба блока должны состоять из комбинационных и запоминающих устройств. ЗУ, входящие в состав процессора, выполнены в виде отдельных быстродействующих регистров и называются местной регистровой памятью. Скорость обращения к этим регистрам значительно больше, чем к основной
памяти ЭВМ, и поэтому местную память называют также сверх­оперативным запоминающим устройством (СОЗУ).
Развитие микроэлектроники привело к созданию микропроцес­сорных средств, которые находят как самостоятельное применение в качестве микроЭВМ, так и при конструировании новых моделей универсальных машин общего назначения и мини-ЭВМ, например второй очереди ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ. Поэтому в дальнейшем целесообразно основное внимание уделить микропроцессорным сред­ствам, тем более что именно они являются основой той техники, которая может быть использована в учебном процессе.
$ 6.3. МИКРОПРОЦЕССОР. ОПЕРАЦИОННЫЙ БЛОК
Основой операционного блока (ОБ) микропроцессора является арифметическо-логическое устройство (АЛУ), предназначенное для программируемой обработки информации. Будем считать, что функ­циональные возможности АЛУ микропроцессора соответствуют АЛУ, рассмотренному в § 4.4 (см. рис. 4.18). Оно имеет две группы входов данных (А, В) и одну группу выходов данных (F) и под- действием пяти управляющих сигналов (S) может выполнять 32 логические и арифметические операции над входными числа­ми А и В.
Помимо АЛУ в состав операционного блока (рис. 6.5) входит часть СОЗУ, представленная группой регистров общего назначе­ния (РОН) и буферными регистрами (РБ). Эти регистры имеют ту же разрядность, что и АЛУ, и соединены в одну систему (операционный блок) при помощи общей «-разрядной шины данных. В РОН хранятся числа, подлежащие обработке, и результаты об­работки. На рисунке 6.5 не показаны линии, по которым пере­даются управляющие сигналы: коды операции АЛУ, адрес вы­бранного РОН, команды записи и.считывания информации из раз­личных регистров. Прохождение управляющих сигналов мы рас­смотрим позднее, а пока перечислим микрокоманды, выполняемые этим операционным блоком:

  • запись слова, находящегося на шине данных, в любой регистр общего назначения или буферный регистр;

  • выборка слова из любого РОН на шину данных;

  • выполнение одной из 32 арифметическо-логических операций над содержимым двух буферных регистров РБ и запись результата в любой свободный РОН.

Пользуясь этими микрокомандами, можно выполнять и более сложные команды. Например, для выполнения команды «взаимный обмен данными между i и / РОН» необходимо:

  • переписать содержимое РОН, в РБ1 — такт 1-й;

  • переписать содержимое РОН^ в РБ2 — такт 2-й;

  • подать на АЛУ команду F—A и переписать F в РОН, — такт 3-й;

  • подать на АЛУ кома ' F—B и переписать F в РОН,— такт 4-й.

Необходимо еще раз отметить, что каждая микрокоманда, вы­полняемая за один такт, может состоять из нескольких микро­операций. Например, в первом такте выполняются микрооперации:

  • адресация г-го РОН;

  • выборка содержимого РОН на шину данных;

  • прием слова с шины данных в РБ1.

Несмотря на большие функциональные возможности рассмот­ренного операционного блока, у него имеются и серьезные не­достатки. В этом устройстве отсутствуют сигналы признаков ре­зультата (равенство результата нулю, отрицательный результат и т. п.), что не позволит управляющему блоку организовать условные переходы при выполнении программы. Кроме того, в блоке не используется сигнал арифметического переноса Р из АЛУ, который может понадобиться при выполнении операций со словами удвоенной длины. И наконец, в рассмотренном ОБ достаточно трудно органи­зовать часто встречающиеся операции поразрядного сдвига ре­зультата влево и вправо.
Схема усовершенствованного с учетом предыдущих замечаний операционного блока представлена на рисунке 6.6. В этом блоке реализована цепь переноса Р-*~Р0 с запоминанием сигнала переноса на триггере Т). Кроме того, в схеме применено модифицированное АЛУ, Kotopoe помимо выполнения 32 операций проводит анализ результата на соответствие условленным логическим признакам (П). Результаты анализа поступают для хранения в регистр признаков (РП). Разрядность РП определяется числом логических условий, которое в различных процессорах может меняться от 3 до п. С увеличением числа условий облегчается процесс составления программ, так как у программиста появляется больше возможностей для изменения порядка выполнения команд программы по условному переходу. Отметим, что включение регистра признаков в состав процессора и отличает подлинную вычислительную машину от простого калькулятора. В этом случае процессор сам принимает решение о том или ином продолжении вычислительного процесса





в зависимости от полученного на предыдущем этапе результата, чего калькулятор делать не может.
В большинстве процессоров после окончания очередной ариф­метической операции проводится анализ результата хотя бы по трем логическим условиям.
а) Нулевой результат. Признак «нулевой результат» принимает единичное значение, если во всех разрядах результата F окажутся нули.
б) Знак результата. Признак «знак результата» принимает единичное значение, если старший бит результата F становится равным 1. При выполнении арифметических операций в дополни­тельном коде единичное значение старшего бита соответствует отрицательному числу.
в) Перенос-заем. Признак «перенос-заем» принимает единичное значение, если выполненная операция сопровождается появлением

  1. на Р выходе АЛУ. Заем (отрицательный перенос) появляется только при вычитании большего числа из меньшего. Помимо трех описанных обязательных условий, в процессорах может проводиться анализ и по другим логическим признакам, например «четность результата», «переполнение» и т. д.

Значительно расширяет возможности операционного блока (рис. 6.6) использование универсального регистра, производящего параллельную запись n-разрядного слова и сдвиг его вправо или влево. Этот регистр называется регистром-аккумулятором (РАк), так как обычно он используется таким образом, что в нем на­капливается (аккумулируется) результат выполнения операции АЛУ. К регистру-аккумулятору подключен триггер Т2, который за­поминает значение старшего и младшего разряда, «вытесненное» из РАк, при выполнении предыдущей операции «сдвиг влево» или «сдвиг вправо». Разрядность РАк обычно соответствует разрядности процессора, но в системах, ориентированных на выполнение боль­шого числа операций умножения, целесообразнее использовать аккумулятор двойной длины (при умножении двух «-разрядных чисел получается 2п-разрядный результат).
Рассмотрим теперь более полную схему ОБ микропроцессора, представленную на рисунке 6.7. Она получена добавлением в схему (рис. 6.6) двух новых блоков (мультиплексора МХ и шинного формирователя ШФ) и обозначения необходимых управляющих дходов и сигналов.
В этой системе имеются три устройства (ШФ, РОН, РАк), ко­торые могут выставлять данные на общую внутреннюю шину. Все они имеют специальные выходные каскады (с «общим коллектором» или с «третьим состоянием»), позволяющие устройствам отклю­чаться от общей шины при подаче соответствующих сигналов. Если управляющие сигналы У1, Y12 и Y14 равны нулю, то РОН, ШФ и РАк отключены от внутренней о]ины. При равенстве одного из этих сигналов единице происходит «чтение» (ЧТ) данных из соот­ветствующего устройства на общую шину. По сигналу У13 (внут­ренняя/внешняя) меняется направление передачи данных шинного формирователя.

Download 1,31 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   69   70   71   72   73   74   75   76   ...   84




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish