Лекция 7. Процедура ввода-вывода

Как и в типовой структуре контроллера здесь используется системный (шинный) контроллер, формирующий сигналы управления, включения и выключения блоков. Локальная шина L объединяет процессор, сопроцессор, кэш и в старших моделях МП находится внутри корпуса. Буферы между шинами разрывают связи, чтобы обеспечить требуемое направление передачи. Причем буфер связывающий L и S шины включается в режиме ПДП.

Примером структурной организации является построение IBM PC

Процессорный блок на СМП отличается большей аппаратной сложностью, но позволяет гибко изменять разрядность адреса и данных процессора.

6.7. Организация шин в вычислителях на МП.

Контроллеры имеют простейшую архитектуру т.к. ориентированы на режим программного обмена, невысокую скорость. В вычислителях стремятся разделить информационные потоки между процессором - памятью, и памятью – ВУ. При передаче информации из памяти в ВУ процессор может выполнять внутренние пересылки, арифметику. В связи с чем применяют разделение ША и ШД на: локальную, системную, шину памяти, расширения.

6.8..Арифметические и логические операции процессора.

Обычно перечень арифметических и логических операций у процессора не велик. В их основе операции сложения, быстрого сложения на матрицах сумматоров, умножение и деление. Из логических операций — конъюнкция, дизъюнкция, сумма по модулю 2, инверсия. Арифметические операции предназначены для преобразования одного или пары операндов. Результат — третий операнд. Обычно операнды имеют разрядность n (2, 4, 8, 16, 32, 64), но любой вычислитель позволяет последовательно обрабатывать операнды с разрядностью кратной n. Время операции возрастает, но вычислитель тот же самый. Поскольку двоичные числа могут быть представлены в различном формате (целые коды, со знаком, без знака, фиксированная или плавающая запятая), то вычислитель не изменяется, изменяются правила учета разрядов результата. По результату любой арифметической операции формируются признаки: признак выходного переноса С, признак нулевого результата Z, признак старшего разряда S, признак переполнения OVR. Арифметическая операция это операция над всем n разрядным кодом, всеми его разрядами от нулевого до старшего. При выполнении операций над числами с кратной разрядностью следует учитывать формат представления операндов и соответственно каждый признак рассматривать с учетом значения операнда. Например, при двойной длине младшая часть может дать признаки нуля и переноса. В старшей части возможен анализ всех четырех признаков, но если формат без знака анализировать S и OVR нет смысла. Связь результата и признаков операции всегда по здравой логике. Логические операции выполняются поразрядно, т.е. каждый разряд одного операнда комбинирует с соответствующим разрядом второго операнда согласно выбранной функции. Эти операции позволяют установить нулевые уровни в конкретных разрядах, выделить, определить значения того или иного разряда при приеме параллельного кода, т.е. логические операции применяют для формирования управляющих сигналов. Признаки, формируемые при логических операциях, также следует рассматривать применительно к задачам. Операнды двойной длины при логических операциях не имеют смысла.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите основные виды микропроцессоров.

2. Чем микропроцессор отличается от однокристальной ЭВМ?

3. Поясните историю трансформации структуры многокристальных (арифметических) микропроцессоров.

4. Укажите технологии производства интегральных схем, часто применяемые для их получения.

5. Поясните способ разделения адресного пространства, применяемый в микропроцессорных вычислителях.

6. Для какой цели применяют буферные усилители в шинах адреса и данных?

7. На примере покажите, как выбирается требуемое число секций для схемы.

8. По структурной схеме устройства с микропрограммным управлением покажите управляющие сигналы для синхронизации работы внешних к микропроцессору блоков.

9. Поясните, какими преимуществами обладает структура вычислителя с раздельными системной шиной и шинами расширения.

10. Для какой цели используют признаки, формируемые в результате арифметических и логических операций?

7.1.Способы обмена данными

Функционирование любого вычислителя складывается из процедур передачи информации между его отдельными функциональными блоками. При этом передача информации между внутренними РОН называется пересылка, между процессором и памятью чтение/запись, а между памятью и внешними устройствами ввод/вывод информации. Наиболее длинными во времени процедурами считают операции ввода/вывода, поскольку внешние устройства в большинстве случаев имеют меньшее быстродействие, чем процессор или память, поэтому большое внимание на возможные варианты пересылки информации, рассматривая их с точки зрения снижения времени всей процедуры.

Доступ к внешним устройствам в большинстве случаев адресный, т. е. по структуре ввод/вывод не должен отличаться от чтения/записи. Но объем памяти значителен, значительна и шина адреса (минимум 16 разрядов). В тоже время число внешних устройств не может быть физически большим. В вычислителях системы DEC, i360 было принято ограничение на число внешних устройств 255. Это связано с байтом, хотя реально их значительно меньше. Поэтому, сохраняя адресную выборку ВУ ввод/вывод выполнялся с некоторым отличием от чтения/записи:

сигналы разрешения ввода/вывода формировались шинным контролером, в то время ОЗУ/ПЗУ блокируется;

Дата добавления: 2014-01-11