Абстрактное центральное устройство

Структура простейшего центрального устройства ЭВМ

Лекция №5

Однотипные ЦУ и устройства хранения данных могут использоваться в различных типах машин. Известны примеры того, как фирмы, начавшие свою деятельность с производства управляющих машин, совершенствуя свою деятельность с производства управляющих машин, совершенствуя свою продукцию, перешли к выпуску систем, которые в зависимости от конфигурации ВУ могут исполнять роль как универсальных, так и управляющих машин (машины Hewlett-Packard – HP и Digital Equipment Corporation - DEC).

Перечислим основные понятия и рассмотрим структуру и функции абстрактного центрального устройства ЭВМ (рис. 4.2.), арифметико-логическое устройство (АЛУ) которого предназначено для обработки целых чисел и битовых строк.

Команда, инструкция (instruction) – описание операций, которую нужно выполнить. Каждая команда характеризуется форматом, который определяет ее структуру. Типичная команда содержит:

код операции (КОП), характеризующий тип выполняемого действия;

· адресная часть (АЧ), которая в общем случае включает:

- номера (адреса) индексного (ИР) и базисного (БР) регистров;

- адреса операндов – А1, А2 и.т.д.

Цикл процессора – период времени, за который осуществляется выполнение команды исходной программы в машинном виде; состоит из нескольких тактов.

Такт работы процессора – промежуток времени между соседними импульсами генератора тактовых импульсов, частота которых есть тактовая частота процессора.Такт процессора (такт синхронизации) – квант времени, в течение которого осуществляется элементарная операция – выборка, сравнение, пересылка данных.

Рис. 4.2. Структура простейшего центрального устройства ЭВМ

· Выполнение короткой команды – арифметика с ФС (фиксированной запятой - ФЗ), логическая операция – занимает как минимум пять тактов:

· выборка команд;

· расшифровка кода операции/декодирование;

· вычисление адреса и выборка данных из памяти;

· выполнение операции;

· запись результата в память.

Процедура, соответствующая каждому такту, реализуется определенной логической цепью (схемой) процессора, обычно изменяемой микрокомандой.

Регистры – устройства, предназначенные для временного хранения данных ограниченного размера (регистровое запоминающее устройство – РЗУ). Важной характеристикой регистра является высокая скорость приема и выдачи данных. Регистр состоит из разрядов, в которые можно быстро записывать, запоминать и считать слово, команду, двоичное слово и т.д. Обычно регистр имеет ту же разрядность, что и машинное слово.

Регистр, обладающий способностью перемещать содержимое своих разрядов, называют сдвиговым. В этих регистрах за один такт хранимое слово поразрядно сдвигается на одну позицию.

Регистры общего назначения – РОН, регистры сверхоперативной памяти или регистровый файл – РФ – общее назначение для регистров, которые временно содержат данные, передаваемые в память или принимаемые из нее.

Регистр команды (РК) служит для размещения текущей команды, которая находится в нем в течение текущего цикла процессора.

Регистр (РАК), счетчик (СчАК) адреса команды – регистр, содержащий адрес текущей команды.

Регистр адреса (числа) – РА(Ч) – содержит адрес одного из операндов выполняемой команды (регистров может быть несколько).

Регистр числа (РЧ) содержит операнд выполняемой команды, этих регистров.

Регистр результата (РР) предназначается для хранения результата выполнения команды.

Сумматор – регистр, осуществляющий операции сложения (логического и арифметического двоичного) чисел или битовых строк, представленных в прямом или обратном коде. Регистр, хранящий промежуточные данные, часто именуют аккумулятором.

Цикл выполнения короткой команды может выглядеть следующим образом:

· в соответствии с содержимом адреса очевидной команды (СчАК) УУ извлекает из ОП очередную команду и помещает ее в регистр команды (РК). Некоторые команды УУ обрабатывает самостоятельно, без привлечения АЛУ;

· осуществляется расшифровка (декодирование) команды;

· адреса А1, А2 и пр. помещаются в регистры адреса;

· если в команде указаны ИР или БР, то их содержимое используется для модификации РА - фактически выбираются числа или команды, смещенные в ту или иную сторону по отношению к адресу, указанному в команде;

· по значениям РА осуществляется чтение чисел (строк) и помещение их в РЧ;

· выполнение операции и помещение результата в РР;

· запись результата по одному из адресов (если необходимо);

· увеличение содержимого СчАК на единицу (переход к следующей команде).

Контрольные вопросы:

1. Команда, инструкция (instruction) –?

2.Типичная команда содержит: -?

3. Цикл процессора -?

4. Такт работы процессора -?

5. Такт синхронизации –?

6.Выполнение короткой команды занимает как минимум пять тактов: -?

7. Регистры -?

8. Сдвиговый регистр. -?

9. Регистры общего назначения -?

10. Регистр команды -?

11. Регистр (РАК), счетчик (СчАК) адреса команды -?

12. Регистр адреса (числа) -?

13. Регистр результата (РР) -?

14. Сумматор -?

15.Цикл выполнения короткой команды -?

Дата добавления: 2014-01-20