Лекц.БЦВМиСР1-8(2) (Все лекции по БВМиС в ворде), страница 9

номер (адрес) микрокоманды.

Рис. 6. 13. Операционная часть микропрограммы, реализующей команду сложения.

В представленной на рис. 6. 13 матрице подавляющая часть клеток содержит «0», что позволяет говорить о низкой эффективности использования ЗУ микропрограмм (ЗУМП).

Наибольшая эффективность использования ЗУМП достигается при реализации вертикального способа микропрограммирования, при котором операционная часть микрокоманд содержит коды формируемого на данном такте функционального (одного) сигнала, что не позволяет реализовать параллельное (одновременное) выполнение нескольких микроопераций.

В этой связи на практике наибольшее распространение получил смешанный способ микропрограммирования, при котором операционная часть микрокоманды разбивается на несколько полей. В каждом поле кодируются не совместимые по времени выполнения микрооперации (функциональные сигналы). При чем количество полей микрокоманды определяется максимальным числом одновременно выполняемых микроопераций.

В рассматриваемом примере реализация команды сложения максимальное количество одновременно выполняемых микроопераций имеет место на XI-м такте, т.е. при выполнении XI-й микрокоманды. Т.о. множество функциональных сигналов необходимо разбить на 4 подмножества, каждое из которых содержит не совместимые по времени выполнения микрооперации.

Один из вариантов такого разбиения показан на рис. 6. 14. В этой же таблице показано кодирование микроопераций (Фi) в каждом из четырех полей микрокоманды. Перечень функциональных команд Ф₁ ÷ Ф₁₉ дополнен сигналом Фк, свидетельствующем об окончании выполнения микропрограммы. Из таблицы рис. 6. 14 видно, что в каждом поле микрокоманды необходимо закодировать по пять различных Ф­_i . Таким образом, каждое поле должно содержать 3 разряда (5 < 2³). Всего операционная часть микрокоманды содержит 12 разрядов.

Адресная часть микрокоманды состоит из двух полей:

- управления адресом (УА);

- адреса перехода (А).

Разрядность поля УА определяется количеством условий ветвления микропрограммы (условные переходы) с добавлением еще 3-х команд:

- переход к подпрограмме;

- переход к следующей микрокоманде (ПСМК);

- безусловный переход (БП).

В рассматриваемом примере микропрограмма выполнения команды сложения, представляет собой линейный участок (не содержит условных переходов). Для реализации такой микропрограммы достаточно наличие двух команд управления адресом: БП и ПСМК (с учетом констант «0» и «1» поле УП в нашем примере должно содержать 2 разряда).

Разрядность поля А определяется длинной микропрограммы. В нашем случае она равна 12, т.е. достаточно 4 разряда (12 < 2⁴). Структура полученной микрокоманды представлена на рис. 6. 15.

Если принять следующую кодировку команд в поле УА:

- 01 – переход к следующей микрокоманде (адрес формируется в Сх. ФАСМК (см. рис. 6. 17) с помощью счетчика адреса МК (Сч. АМК)),

- 10 – безусловный переход на адрес, указанный в поле А,

то микропрограмма выполнения команды сложения будет иметь вид, представленный на рис. 6. 16.

Простейший вариант схемы формирования адреса следующей микрокоманды (Сх. ФАСМК), позволяющей реализовать лишь микропрограмму выполнения команды сложения (команды ВМ), представлен на рис. 6. 17.

П1	П2	П3	П4
Ф i код	Фi код	Фi код	Фi код
Ф1 001	Ф2 001	Ф6 001	Ф5 001
Ф4 010	Ф9 010	Ф3 010	Ф10 010
Ф8 011	Ф11 011	Ф12 011	Ф13 011
Ф7 100	Ф14 100	Ф15 100	Ф16 100
Фк 101	Ф17 101	Ф18 101	Ф19 101

Рис. 6. 14. Распределение функциональных сигналов Фi по 4-м подмножествам несовместимых микроопераций и их кодирование.

П1 3р

П2 3р

П3 3р

П4 3р

УА 2р

А 4р

Рис. 6. 15. Структура микрокоманды.

№ мк	П1	П2	П3	П4	УА	А
1	001	001	000	000	01	хххх
2	000	000	010	000	01	хххх
3	010	000	000	001	01	хххх
4	100	000	001	000	01	хххх
5	011	000	000	000	01	хххх
6	000	000	010	010	01	хххх
7	100	011	000	000	01	хххх
8	011	000	000	000	01	хххх
9	000	010	011	000	01	хххх
10	000	000	000	011	01	хххх
11	100	100	100	100	01	хххх
12	101	101	101	101	10	0001

Рис. 6. 16. Микропрограмма реализации команды сложения.

Рис. 6. 17. Простейший вариант Сх. ФАСМК.

Функциональные сигналы при таком способе микропрограммирования формируются с помощью дешифраторов, как это показано на рис. 6. 18.

3

3

3

3

ДШ1

Ф_К Ф₇ Ф₈ Ф₄ Ф₁

ДШ2

Ф₂ Ф₉ Ф₁₁ Ф₁₄Ф₁₇

ДШ3

Ф₆ Ф₃ Ф₁₂ Ф₁₅ Ф₁₈

ДШ4

Ф₅ Ф₁₀ Ф₁₃ Ф₁₆ Ф₁₉

П1

П2

П3

П4

УА

А

Сх. ФАСМК

ЗУ МК

18

4

6

5 4 3 2 1

5 4 3 2 1

5 4 3 2 1

5 4 3 2 1

Рис.6. 18. Схема формирования функциональных сигналов (Ф₁÷ Ф₁₉ , Ф_К) при смешанном способе микропрограммирования.

Тема№ 7.

Бортовые цифровые вычислительные системы (БЦВС).

БЦВС - это специальный класс вычислительных систем, устанавливаемых на борту подвижных объектов (самолетов, ракет, космических аппаратов, морских судов, наземных транспортных и военных средств и т.д.). Бортовое применение вычислительных систем накладывает на них те же самые ограничения, что и на бортовые вычислительные машины (см. тему№1), а кроме того приводит к необходимости применения экономичных (по количеству физических линий) и надежных системных интерфейсов (один из которых будет рассмотрен в рамках темы №8).

7.1. Определение: БЦВС – это совокупность взаимосвязанных и согласованно действующих аппаратно–программных средств передачи, хранения и переработки цифровой информации, размещенные на борту подвижного объекта и обеспечивающих преобразования входных данных в итоговые результаты в соответствии с заданными целями функционирования. БЦВС имеет в своем составе несколько операционных устройств, обеспечивающих переработку информации. Вычислительную машину с одним операционным устройством можно рассматривать как частный случай вычислительной системы.

Существует большое количество различных типов БЦВМ , все разнообразие которых можно классифицировать по различным признакам их идентификации.

Существует несколько систем классификации, в том числе такие как Эрлагенская схема, классификация Шора, Флинна и д.р.

Мы рассмотрим классификацию Флинна, дополнив ее другими признаками классификации.

7.2 Классификация Флинна

Признаки классификации:

1. Тип потока команд

   1. Одиночный поток команд (ОК);

   2. Множественный поток команд (МК)

2. Тип потока данных:

   1. Одиночный поток данных (ОД);

   2. множественный поток данных (МД).

В соответствии с этими двумя признаками классификации все вычислительные системы можно разбить на 4 класса:

Тип потока Тип команд потока данных	ОК	МК
ОД	ОКОД 1	МКОД 2
МД	ОКМД 3	МКМД 4

Примеры ВС различных классов:

1. ОКОД – частный случай ВС – однопроцессорная вычислительная машина;

2. МКОД – конвейерные вычислительные системы;

3. ОКМД – матричные вычислительные системы;

4. МКМД – многопроцессорные , многомашинные вычислительные системы.

Кроме упомянутых выше двух признаков классификации можно ввести дополнительные (уточняющие) признаки:

1. Способ обработки данных:

   1. Пословная обработка (С);

   2. Поразрядная обработка (Р).

2. Степень связанности функциональных элементов системы:

   1. Высокая степень связанности (ВС);

   2. Низкая степень связанности (НС).

1. Тип связей между элементами ВС:

   1. Для ВС с низким уровнем связанности:

      1. К – К – канал – канал ;

      2. ОВЗУ – через общее внешнее ЗУ;

   2. Для ВС с высоким уровнем связанности :

      1. ОШ – общая шина ;

      2. МШ – множество шин (с использованием многовходовых ЗУ);

      3. ОП – общая память.

Ниже приводятся примеры вычислительных систем различных классов с уточняющими признаками классификации (3,4,5).

1. ОКОД – однопроцессорная ВС:

1. МКОД – конвейерные ВС: