Основи побудови арифметико-логічних пристроїв
Принцип мікропрограмного керування
Розвиток мікроелектронної бази запам'ятовуючих пристроїв дозволило створити пам'ять, параметри якої суттєво знизили вплив мікропрограмування на продуктивність процесора і ЕОМ в цілому. Розвиток методів паралельної обробки даних та паралельного програмування показало, що складні алгоритми можуть бути ефективно реалізовані за допомогою мікропрограмного керування, що зумовило застосування принципів мікропрограмного управління в ЕОМ високої продуктивності.
Мікропрограмний принцип управління забезпечує реалізацію однієї машинної команди шляхом виконання мікрокоманд, записаних в постійній пам'яті.
Мікрокоманди міститять інформацію про мікрооперації, що виконується протягом одного машинного такту, а також інформацію про формування адреси чергових мікрокоманд.
Реалізація принципу мікропрограмного управління передбачає примусову вибірку мікрокоманд.
Принцип мікропрограмного управління передбачає можливість зберігання мікропрограм системи команд ЕОМ в запам'ятовуючому пристрої того чи іншого типу. Крім того це дозволяє оперативно змінювати систему команд конкретної ЕОМ при вирішенні певного класу задач.
Для вибору порядку проходження мікрооперацій аналізуються логічні умови, які набувають значення одиниці (так) чи нуля (ні) залежно від значень операндів і результатів обчислень. Мікроалгоритм операції, записаний в термінах мікрооперацій і логічних умов, називається мікропрограмою. Кожна машинна операція має свою мікропрограму.
|
|
|
Операційний та керуючий блоки
Усі цифрові пристрої, у тому числі й АЛП, може бути представленим у вигляді композиції операційного та керуючого пристроїв. В операційному пристрої виконуються арифметико-логічні операції. Керуючий пристрій забезпечує виконання операцій за допомогою послідовності керуючих сигналів, яку він виробляє залежно від мікропрограми. В математичних моделях АЛП перший пристрій подається операційним автоматом, а другий - керуючим автоматом.
Автомамт операцімйний - пристрій цифрової електронної обчислювальної машини, в якому відбуваються перетворення кодів чисел або слів.Операційний автомат складається із набору регістрів з комбінаційною логікою у входах запом'ятовуючих елементів регістрів. Вхідні сигнали операційного автомату ототожнюються з вихідними сигналами керуючого автомата - сигналами мікрооперацій. Ці сигнали визначають перетворення множини станів операційних автоматів. Вихідними сигналами операційних автоматів є рядки значень логічних умов, які характеризують стани його регістрів.
|
|
|
В теорії зручно розглядати операційний автомат як нескінченний автомат Мура спеціального виду (багаторегістровий автомат).
Операційний автомат (ОА) приймає по входу А операнди, по входу Y - керуючі сигнали {y}, передає на вхід Z результати операції і формує множину значень логічних умов {x}.
Керуючий автомат (КА) генерує послідовність керуючих сигналів, яка передбачена мікропрограмою і відповідає значенням логічних умов. Інакше кажучи, керуючий автомат задає порядок виконання дій в операційному автоматі, який виходить з алгоритму виконання операцій. Найменування операції, яку необхідно виконувати у пристрої, визначається кодом операції. По відношенню до керуючого автомату сигнали коду операції, за допомогою яких кодується найменування операції, і повідомлювальні сигнали х1,…, хi, які формуються в операційному автоматі, грають однакову роль: вони впливають на порядок генерування керуючих сигналів y. Тому сигнали коду операції і умовні сигнали відносяться до одного класу - до класу повідомлювальних сигналів, які поступають на вхід керуючого автомату.
тобто кожна операція - це визначена послідовність мікрооперацій. які називаються мікроопераціями що містить більш прості операції що будь-яка операція розглядається як складнаВ основі опису керуючих автоматів лежить принцип мікропрограмного керування.
|
|
|
Керуючий автомат (КА) приймає по входу X логічні умови {x} і залежно від їх значень та коду операції по входу F формує послідовність керуючих сигналів {y}.
· Класифікація арифметико-логічних пристроїв
· Арифметико-логічні пристрої класифікують за такими ознаками:
· способом оброблення даних - паралельні, послідовні, паралельно-послідовні;
· системою числення - двійкові, десяткові та ін.;
· формою подання чисел - з плаваючою комою, з фіксованою комою, цілі двійкові та десяткові числа;
· часом виконання операцій - синхронні та асинхронні;
· способом виконання мікрооперацій - із закріпленими мікроопераціями, із спільними операціями;
· типом керуючого автомата - зі схемною або програмовною логікою;
· методом побудови - багатофункціональні та блокові.
За способом дії над операндами АЛП діляться на послідовні та паралельні. У послідовних АЛП операнди представляються у послідовному коді, а операції проводяться послідовно у часі над їх окремими розрядами. У паралельних АЛП операнди представляються паралельним кодом і операції відбуваються паралельно у часі над усіма розрядами операндів.
|
|
|
За способом представлення чисел розрізняють АЛП:
· для чисел з фіксованою комою;
· для чисел з плаваючою комою;
· для десяткових чисел.
За характером використання елементів та вузлів АЛП діляться на блокові і багатофункціональні. У блоковому АЛП операції над числами з фіксованою і плаваючою комою, десятковими числами і алфавітно-цифровими полями виконуються в окремих блоках, при цьому підвищується швидкість роботи, так як блоки можуть паралельно виконувати відповідні операції, але значно зростають витрати устаткування. У багатофункціональних АЛП операції для всіх форм представлення чисел виконуються одними і тими ж схемами, які комутуються потрібним чином в залежності від необхідного режиму роботи.
За своїми функціями АЛП є операційним блоком, що виконує мікрооперації, що забезпечують прийом з інших пристроїв (наприклад, пам'яті) операндів, їх перетворення і видачу результатів перетворення в інші пристрої. Арифметико - логічний пристрій управляється керуючим блоком, що генерує керуючі сигнали, які ініціюють виконання в АЛП певних мікрооперацій. Генерується управляючим блоком послідовність сигналів визначається кодом операції команди і сповіщають сигналами.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 243; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!