В первой МК БМУ содержится способ формирования адреса следующей МК. Поля УА6...УА0 первой МК подаются на логическую схему определения адреса следующей МК. Сформированный схемой адрес подается в регистр адреса МК и через выходные буферы 1 и 2 на адресную шину, связывающую БМУ с управляющей памятью.

Считывание номера колонки с вых. буфера 1 происходит при подаче на вход "общий строб" единицы.

Считывание номера строки через выходной буфер 2 происходит при подаче "1" на входы "общий строб" и "разрешение строки". Команда БМУ в поле УА6...УА0 в старших разрядах содержит вид перехода, а в младших номер строки или столбца. Например первая команда JCC - команда безусловного перехода в текущей колонке содержит в разрядах УА6 и УА5 указания вида перехода, в остальных разрядах номер строки, номер колонки не изменяется. Вторая команда JZR - команда безусловного перехода в нулевую строку. В разрядах УА6...УА4 указывается вид перехода, в остальных разрядах - номер колонки, а в адресе строки указывается нулевая строка. Если при выполнении команды JZR приходим к ячейке с адресом (0,15), т.е. нулевая строка, 15-ая колонка, вырабатывается сигнал строб разрешения прерывания. Этот сигнал подается на блок приоритетного прерывания (БПП), и если до этого поступил запрос на прерывание, то выход строк БМУ отключается от ПЗУ и на ПЗУ подается номер первой строки первой команды прерывающей команды. Если запроса на прерывание не было, продолжает выполняться основная программа и на входы К7...К0 подается код следующей команды.

Признаки участвуют в формировании адреса следующей МК при условных переходах. Признаки, такие как сдвиг вправо и цифра переноса подаются от центрального процессорного элемента (ЦПЭ) по единой шине на вход Ф триггера признаков. В поле признаков содержится сигнал УФ0...УФ1, по которым признак записывается в регистр признаков и сигналы УФ2 УФ3, по которым признак считывается из регистра признаков через выходной буфер 3 на выход Фв, с которого они подаются на вход ЦПЭ.

В третьей команде условного перехода JFL по содержимому триггера признаков младший разряд номера колонки равен содержимому триггера признаков.

22. БЛОК ПРИОРИТЕТНОГО ПРЕРЫВАНИЯ (БПП)

Каждой команде соответствует микропрограмма, состоящая из отдельных микрокоманд (МК). На входы К7...К0 БМУ подается код команды, который является адресом первой МК микропрограммы данной команды в управляющей памяти. 1-ая МК содержит указания, как формировать адрес второй МК. Этот адрес формируется логической схемой определения адреса следующей МК. Последняя МК каждой микропрограммы содержит указание JZR о переходе в нулевую строку 15-ой колонки. По этому адресу содержится МК, в поле ЗМ которой содержится "1". К этому времени на входах К7...К0 поступает код следующей команды, который по сигналу ЗМ=1 загружаются в регистр адреса МК (РАМК). Так происходит выполнение программы в отсутствие прерываний.

На выходе прерывания (ПР) БПП формируется сигнал, при этом устанавливается такой уровень, что мультиплексор М передает номер строки с выхода БМУ на вход Астр ПЗУ. При выполнении JZR (переход по адресу (0,15) ) формируется сигнал строб разрешения прерывания равный "1", который подается на вход БПП. Если во время выполнения текущей программы поступил запрос на прерывание, то микропроцессор, выполнив текущую команду передает в стек номер следующей команды (команда возврата) и результат выполнения текущей команды.

При наличии "1" на входе строб разрешения прерывания (СРП) и запроса на входе запроса (ЗП), БПП на выходе прерывания вырабатывает сигнал, отключающий мультиплексор М от выхода МА1..МА4 подает номер строки в ПЗУ с выхода код прерывания (КП) БПП.

Первая МК первой прерывающей команды содержит код адреса (31,15), где 15 - номер колонки, который сохранился при выполнении последней МК текущей команды, а 31 = 11111(2) номер строки в 15-ой колонке, который образуется подачей +5В через резистор на входы Астр ПЗУ. Блок БПП содержит специальный блок уровня приоритета. Приоритет кодируется 3-х разрядным кодом. Преимущество имеет устройство с более низким уровнем приоритета. Если поступил запрос сразу от нескольких устройств, то устройство сравнения приоритета выявляет более низкий уровень и этот запрос удовлетворяется первым. По окончании прерывания программы последняя МК, которой является JZR (переход по адресу (0,15) ) по сигналу ЗМ = 1 загружается очередная команда основной программы.

23. СХЕМА УСКОРЕННОГО ПЕРЕНОСА (СУП)

Предназначена для формирования цифры ускоренного переноса параллельно с суммированием операндов в ЦПЭ. Цифра переноса формируется в СУП в том случае, если ai и bi равны 1. ЦПЭ в этом случае вырабатывает сигнал Yi = ai bi = 1. Или если один из операндов и цифра переноса из младшего разряда равны единице, то :

В том случае, если Xi и Pi равны 1, цифра переноса в старший разряд - 1.

Условие формирования цифры переноса :

24. СХЕМА ОДНОРАЗРЯДНОГО СУММАТОРА С ФОРМИРОВАНИЕМ ЦИФРЫ ПЕРЕНОСА В СУП

Цифра переноса поступает по общему входу переноса и сдвига вправо с выхода регистра признаков БМУ. Цифра переноса подается в схему ускоренного переноса и в младший разряд младшего ЦПЭ. В данной схеме объединены 8 ЦПЭ для обработки 16-ти разрядных данных. Сдвиг вправо передается сквозным переносом между центральными процессорными элементами. Цифра переноса формируется в СУП одновременно с суммированием операндов в ЦПЭ. Сдвиг вправо из младшего разряда и цифра переноса из старшего разряда старшего ЦПЭ передается на объединенный выход переноса, который соединяется с входом признаков БМУ. Последняя цифра переноса может формироваться как в последнем ЦПЭ, так и в СУП, в зависимости от того, какой сигнал подается на вход разрешение переноса (РП). Если РП = 1, то цифра переноса снимается с выхода СУП, а если РП = 0, то с ЦПЭ.

За счет применения СУП время выдачи переноса С9 из старшего разряда старшего ЦПЭ сокращается до 20 нс.

25. ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ ЭВМ

Память ЭВМ организована по иерархической лестнице, т.е. устройства обладающие большим объемом памяти обладают меньшим быстродействием. Наибольшим быстродействием обладают СОЗУ (сверх ОЗУ). Они обычно реализуются на регистрах, поэтому в МП СОЗУ называется РОН. Объем памяти СОЗУ очень мал. Обычно памятью машины называют ОЗУ. Быстродействие ОЗУ должно быть не меньше чем быстродействие электронных схем операционной части, памяти должно быть достаточно для записи программы решаемой задачи, а так же исходных данных, промежуточных и конечных результатов. Внешние запоминающие устройства обладают практически неограниченным объемом памяти и наименьшим быстродействием. ОЗУ не сохраняет информацию при отключении питания. Существуют ПЗУ, которые сохраняют информацию при отключении питания. ПЗУ работают только в режиме чтения, а ОЗУ в режиме чтения и записи. Существуют перепрограммируемые ПЗУ (ППЗУ), которые сохраняют информацию при отключении питания и допускают запись информации. При этом время записи во много раз больше времени считывания. Считывание информации из ОЗУ может происходить с разрушением информации или без.

При разрушении информации при считывании необходимо дополнительное время на восстановление информации. Время считывания состоит из времени поиска адреса, времени собственного считывания и времени регенерации (восстановления) считанной информации. ОЗУ реализуется на микросхемах. Элемент памяти реализован на триггерах. Триггер может быть построен на биполярных и униполярных транзисторах.

По шине адреса (ША) в регистр адреса поступает n - разрядный двоичный код адреса. n1 разряд используется для записи номера строки, а n2 - для записи номера столбца. Дешифраторы строк и столбцов вырабатывают управляющие сигналы на соответствующих выходах. Под действием этих управляющих сигналов происходит выбор адресуемого элемента памяти, если на входе выбора кристалла (ВК) дешифратора строк "1", то ОЗУ находится в режиме хранения. Если на ВК "0", то ОЗУ находится или в режиме чтения, или в режиме записи. Нормальным является режим чтения. Информация поступает через усилитель чтения (УЧ) и выходной триггер.

Режим записи обеспечивается подачей сигнала разрешения записи (РЗ) на усилитель записи (УЗ). Информация через триггер и УЗ подается на информационные цепи 1 и 0. Триггеры реализованы на МДП - транзисторах.

Транзисторы VT2 и VT4 являются нагрузкой триггера. Напряжение затвор - исток этих транзисторов имеет нулевое значение, поэтому они всегда открыты. Триггер реализован на VT1 и VT3. В нем записана "1", если VT1 закрыт. При совпадении сигналов от дешифратора строк и столбцов триггер готов к записи или считыванию информации. Управляющий сигнал с выхода дешифратора столбцов действует на VT7 и VT8. Управляющий сигнал с выхода дешифратора строк воздействует на VT5 и VT6.

Запись "1" производится в том случае, если на информационную цепь (ИЦ) нуля поступает логический "0". Для записи "0" логический "0" подается в ИЦ1.

В режиме чтения состояние триггера передается через открытые VT5-VT8 в информационные цепи. Если элемент памяти хранит "1", то уровень "1" поступает в ИЦ1, а если "0", то уровень логической "1" поступает в ИЦ0.

26. ПОСТОЯННЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

(ПЗУ)

Отличается от ОЗУ тем, что в него информация записывается однократно. Для ПЗУ возможен только режим чтения. Информация из ПЗУ считывается пословно. В одной строке записывается несколько слов. Выбор слова в строке производится с помощью селектора. Селектор собран на VT0 - VT7. Буфер ввода - вывода собран на многоэмиттерных транзисторах МТ1 - МТ4. Ввод и вывод кодов слов производится с одних и тех же выходов: 1, 2, 3, 4. Т.к. ввод производится однократно, то все остальное время эти входы используются для вывода.

На дешифратор строк передается 5-ти разрядный номер строки, содержащий восемь четырех разрядных слов. С дешифратора слов номер слова передается на селектор. Например, пусть выбрана (1) строка и (0) слово. Необходимо записать со второго входа "1". Транзистор МТ2 откроется. Ток этого транзистора протекает через резистор R"о и закрывает 2-ой транзистор в выбранной "четверке". Таким образом состояние транзистора определяется записанным разрядом: при записи "1" - закрыт, при записи "0" - открыт. Затем повышают напряжение коллекторного питания накопителя. Через открытый транзистор потечет повышенный ток, который прожжет перемычку, которая изготовлена из нихрома с сопротивлением в несколько десятков Ом. Для их прожигания достаточен ток 20-30 мА. Перед записью слов опорное напряжение, подаваемое на многоэмиттерные транзистор увеличивается с тем, чтобы транзистор находился в состоянии, близком к закрытому. При чтении информации также происходит выбор слова и если перемычка в транзисторе не прожжена, то ток этого транзистора создает падение напряжения на Ro, которое закрывает многоэмиттерный транзистор. Состояние многоэмиттерного транзистора определяет код на выходе. Таким образом программу прожигает пользователь.

27. ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ВЗУ)

ВЗУ вместе с устройствами ввода - вывода относятся к периферийным устройствам. Периферийные устройства обеспечивают общение человека с машиной. Раньше роль ВЗУ выполняли перфокарты и перфоленты. В настоящее время используются магнитные носители информации: магнитные ленты и диски. Магнитная лента относится к запоминающим устройствам с последовательным доступом к памяти. Магнитные диски относятся к запоминающим устройствам с произвольным доступом, т.е можно записывать и считывать информацию сразу по заданному адресу. При записи информация наносится на магнитный носитель, движущийся под головкой записи. В соответствии с записанным кодом происходит намагничивание элементарных участков магнитной поверхности. При считывании в обмотке считывания наводится ЭДС при пересечении магнитной головкой границ элементарных участков. В магнитных лентах информация записывается перпендикулярно направлению движения. Для записи информации используются методы записи без возврата к нулю и фазовой модуляции. Для записи информации на магнитные диски используется метод частотной модуляции.

27.1 Метод записи без возврата к нулю

состоит в том, что полярность сигнала меняется только при записи "1", следовательно в обмотке считывания наводится ЭДС только в том случае, если считывается единичный сигнал. Наличие импульса любой полярности в обмотке считывания означает "1", а отсутствие импульса "0". Этот метод обеспечивает невысокую плотность записи 8 и 32 бит/мм. При считывании возможна ошибка, когда отсутствие информации будет принято за "0". Чтобы избежать этой ошибки необходимо подавать синхроимпульсы по специальной дорожке. Если есть только синхроимпульс - "0", а если синхроимпульс и еще один импульс, то записывается "1".

27.2 Фазовая модуляция.

Метод фазовой модуляции состоит в том, что "1" и "0" передаются разной фазой, например "1" - перепад от минимума к максимуму, а "0" - наоборот. В устройстве воспроизведения есть специальный блок, анализирующий, какой следующий знак должен быть записан. Если должны быть записаны два одинаковых знака, то в середине такта делается дополнительный перепад с тем, чтобы сначала следующего такта был нужный перепад. Распознование единиц и нулей производится по импульсам вначале такта. Если записана "1", то в обмотке считывания в начале такта импульс отрицательный. Этот метод является самосинхронизирующимся, т.к. в начале каждого такта есть импульс - положительный или отрицательный. Плотность записи 32 и 63 бит/мм.

27.3 Частотная модуляция (ЧМ).

При ЧМ "1" передается сигналом с частотой в 2 раза больше, чем при передачи "0". Этот метод является самосинхронизирующимся, т.к. в начале каждого такта есть импульс. При этом методе обеспечивается высокая плотность записи 63 бит/мм. Распознование "1" происходит при наличии импульса в середине такта.

28. УСТРОЙСТВА ВВОДА - ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ

1. Устройства ввода

предназначены для ввода данных и программ, а также для внесения исправлений в программу и данные, хранящиеся в памяти ЭВМ. Подразделяются на неавтоматические (ручные) и автоматические. Автоматические характеризуются тем, что в них информация вводится с промежуточного носителя информации: с перфолент, перфокарт, магнитных носителей, с напечатанных текстов и графиков, с человеческой речи. Их быстродействие выше, чем у ручных. Ручные устройства отличаются меньшим быстродействием, но позволяют корректировать информацию в процессе ввода. К ним относятся различные клавиатуры, пульты управления.

2. Устройства вывода