Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Средства описания функций операционных устройств

Принцип микропрограммного управления (функциональная организация операционных устройств)

Организация ОУ базируется на принципе микропрограммного управления, основные положения которого можно сформулировать в виде следующих 4 тезисов.

1. Любая операция fg ÎF рассматривается как сложное действие и разделяется на совокупность элементарных действий, называемых микрооперациями (МО). Выполнение каждой МО осуществляется специальной комбинационной схемой (КС) за один такт машинного времени.

2. Порядок выполнения МО задается алгоритмом операции fg ÎF и зависит от значений логических условий (ЛУ). ЛУ принимают значения истина или ложь в зависимости от значений операндов. ЛУ используются в качестве условий альтернативных переходов в алгоритмах операций.

3. Алгоритм, представленный, записанный в терминах МО и ЛУ, называется микропрограммой (МП). МП задает порядок выполнения МО и проверки ЛУ во времени.

4. Совокупность микропрограмм МП1, …, МПg задает функцию ОУ.

В качестве примера рассмотрим операцию умножения fg ÎF. Пусть это будет простейший вариант - умножение правильных дробей в прямом коде (например, умножение мантисс чисел в формате с плавающей запятой): С=А´В. Формат операндов А, В, разрядность k=15:

Произведение С представить в том же формате, т.е. округлить до k разрядов (произведение двух k-разрядных чисел дает 2k-разрядный результат).

Алгоритм умножения (словесный):

1. Будущему произведению С присвоить нулевое значение (С:=0).

2. Если младший разряд множителя В(15) равен 1, то произведение С увеличить на А (С:=С+А).

3. Произведение С и множитель В совместно сдвинуть на один разряд вправо:

4. Действия 2,3 повторить для всех k=15 цифр множителя В.

5. Произведение С округлить по значению k+1 разряда произведения.

6. Сформировать знак произведения: С(0):=А(0)ÅВ(15).

Этот же алгоритм в графической форме - в виде так называемой граф-схемы алгоритма (ГСА) – представлен на рисунке 5.2.

Здесь СЦ - счетчик циклов. Как видно из этого примера, операция умножения разделяется на 7 МО, основные из которых сложение (реализуется за один такт комбинационным двоичным сумматором) и сдвиг (реализуется сдвигателем). Порядок выполнения МО зависит от значений трех ЛУ (осведомительных сигналов): В(15), В(0), СЦ=0. ГСА умножения задает порядок выполнения МО и проверки ЛУ во времени. Например, в зависимости от В(15) в следующий момент времени, в следующем такте

 
 

будет выполняться либо МО сложения С:=С+А (если В(15)=1), либо МО сдвига, если В(15)=0.

Выводы: 1) Обработка информации с помощью ОУ осуществляется путем выполнения операций из списка F в последовательности, которая задается алгоритмом (программой) решения задачи: ЦП, выполняя программу, распределяет выполнение операций, предписанных командами программы, между различными ОУ - АЛУ, контроллерами ПУ.

2) Запуск (инициализация) операции fgÎF осуществляется путем подачи кода операции в ОУ из ЦУУ.

3) Реализация операции fg осуществляется путем выполнения МО в порядке, заданном микропрограммой, хранимой внутри ОУ (т.е. без участия ЦУУ).

4) Работа (функционирование) ОУ осуществляется тактами. Реализация МПg в общем случае занимает различное количество тактов n, т.е. время выполнения операции tg =nT, где Т-продолжительность такта.

Итак, принцип микропрограммного управления является основой организации (построения) ОУ. Нетрудно увидеть, что они (эти тезисы) достаточно схожи с фон Неймановскими тезисами программного управления.

1. И там, и здесь в основу управления положен алгоритм. Только у Неймана он представляется в виде программы и поступает в процессор извне (из ОП извлекается процессором). Здесь алгоритм в виде МП уже находится внутри ОУ.

2. При выполнении программы ЦП генерирует определенную последовательность операций, реализуемых ОУ. При выполнении операции fg ОУ генерирует последовательность МО, реализуемых комбинационными схемами КС.

Отличия между этими принципами: 1)операция - сложное действие, для реализации которого необходимо ОУ. МО - элементарное действие, для реализации которого достаточно КС. 2)Операция выполняется за n тактов: tопер=nT. МО выполняется за 1 такт (алгоритм - в КС)

 

Функция ОУ задается (определяется) совокупностью микропрограмм МП1, …, МПG, описывающих алгоритмы операций f1, …, fg. Для описания МП в вычислительной технике используются специальные средства описания - язык функционального микропрограммирования. Функциональная микропрограмма (ФМП) - это микропрограмма, описывающая алгоритм операции без привязки его к конкретной структуре ОУ. Отсюда название языка.

Для описания ФМП в языке используются различные средства, обеспечивающие описание слов, МО, ЛУ, а также средства, описывающие порядок их выполнения во времени.

Описание слов и массивов. Слово описывается своим именем и длиной: C(n1:n2). Здесь С - имя слова, n1, n2 - номера старшего и младшего разрядов слова соответственно. Примеры (смотри МП умножения): А(0:15) и др.

Часть слова называется полем и описывается аналогично словам: А(0:7), А(0:15), В(15), А(0) и т.п.

Слово обычно описывается один раз. После этого можно использовать его сокращенное описание, т.е. только имя А, В, С …

Массивы слов (например, запоминающее устройство) описывается в виде: М[m1:m2](n1:n2). Здесь М - имя массива, m1,m2 - номера первого и последнего элемента (ячейки) массива соответственно, n1, n2 - определены выше. Пример описания локальной памяти как массива регистров: ЛП[0:15](0:31) - 16 тридцатидвухразрядных регистров.

Описание МО. Для описания МО используется оператор присваивания «:=» (или «ß»). Слева от оператора указывается слово, поле, составное слово или элемент массива. Справа - двоичное выражение, которое описывает правило получения результата МО. Запись двоичного выражения осуществляется при помощи символов, обозначающих различные операции над операндами (словами), представленными в двоичной форме. Например, + - сложение кодов, Ú - логическая операция или и т.п. Примеры - в МП умножения.

Описание ЛУ. Для описания ЛУ используется различного рода отношения: ”<” - меньше, ”>” - больше, ”=0” - равно нулю, “¹0” - не равно нулю и т.п.

Примеры: А<0, В³0, С=0 и т.п. (смотри МП умножения).

Порядок выполнения МО. Порядок выполнения МО и проверки ЛУ задается в графической форме - в виде так называемой граф-схемы алгоритма (ГСА) (смотри пример МП умножения). ГСА строится с использованием вершин четырех типов: начальной, конечной, операторной и условной и дуг, связывающих эти вершины (рисунок 5.3).

 
 

Начальная вершина имеет одну выходящую дугу. Конечная вершина имеет одну входящую дугу. Операторная вершина имеет одну входящую и одну выходящую дугу. В ней записывается один или несколько операторов присваивания, описывающих МО. Условная вершина имеет одну входящую и две исходящих, отмеченных символами «да» (1) и «нет» (0). Выход по дуге «да» осуществляется в случае, если ЛУ принимает истинное значение (1), и по дуге «нет» - если ложное значение (0).

В качестве примера ГСА смотри МП умножения, рисунок 5.2. Совокупность ГСА1, …, ГСАG и задает функцию ОУ.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Организация операционных устройств. Обработка информации в ЭВМ осуществляется в ЦП, в частности, в АЛУ (основная обработка) | Структурная организация операционных устройств
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 306; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.012 сек.