46157 (Процессор К1810ВМ89), страница 2

Структура процессора ввода — вывода (рис 4) включает несколько функциональных узлов, соединённых 20-битовой внутренней шиной для получе­ния максимальной скорости внутренних пересылок. (В отличие от 16-битовой внешней шины по внутренней шине осуществляются пересылки как 16-, так и 20- битовых значений адресов и данных.)

Общее устройство управления (УУ) координирует работу функциональных узлов процессора. Все операции (выполнение команд, циклы пересылки с ПДП, ответы на запрос готовности канала и др.), выполняемые СПВВ, распадаются на последовательности элементарных действий, которые называются внутренними циклами. Цикл шины, например, составляет один внутренний цикл; вы­полнение команды может потребовать нескольких внутренних циклов. Всего насчитывается 23 различных типа внутренних циклов, каждый из которых занимает от двух до восьми тактов CLK (без учета возможных состояний ожидания и времени на арбитраж шин). Общее УУ указывает для каждой операции, какой функциональный узел будет выполнять очередной внутренний цикл. Например, когда оба канала активны, общее УУ определяет, какой канал имеет более высокий приоритет, либо, если их приоритеты равны, осуществляет управление попеременной работой каналов. Кроме того, общее УУ осуществля­ет начальную инициализацию процессора, для чего используется программно недоступный регистр ССР — указатель блока параметров.

Рис 4. Укрупненная структурная схема СПВБ ВН69

Арифметическое логическое устройство (АЛУ) может выполнять беззнаковые арифметические операции над 8- и 16-битовыми двоичными числами, вклю­чающими сложение, инкремент и декремент. Результатом арифметических операций может быть 20 - битовое число. Логические операции, включая И, ИЛИ, НЕ, могут выполняться над 8- и 16-битовыми операндами.

Регистры сборки — разборки участвует при передаче всех данных, поступающих в процессор. Когда разрядность источника и приемника данных различаются, процессор использует эти регистры для обеспечения максималь­ной скорости передачи. Например, при пересылке с ПДП из 8- битового УВВ в 16-битовую память процессор затрачивает два цикла шины на прием двух последовательных байтов, «собирает» их в одно 16-битовое слово и передает его в память за один цикл шины. При передаче 16- битовых данных 8- битовому приемнику осуществляется его предварительная «разборка» на байты. Таким образом, наличие регистров сборки/разборки экономит циклы шины.

Очередь команд используется для повышения производительности про­цессора при выборке их из памяти. Во время выполнения программы каналом команды выбираются из памяти словами, размещёнными по чётному адресу

Рис. 5. Выборка команд с использованием очереди

младшего байта. На одну такую выборку затрачивается один цикл шины. Этот процесс показан на рис. 5. Если последний байт текущей команды Х при­ходится на чётный адрес, то следующий байт за ним байт из нечётного адреса (он является первым байтом команды Y) извлечённого слова в очереди. Когда канал начинает выполнять команду Y, этот байт из очереди извлека­ется значительно быстрее, чем из памяти. Таким образом, очередь команд размерностью всего один байт позволяет процессору при выборке команд всегда читать слова, что снижает загрузку шины, увеличивая ее пропускную спо­собность и производительность СПВБ.

В двух исключительных случаях при извлечении команд процессор читает из памяти байты, а не слова. Во-первых, когда команда передачи управления (например, JMP, JNZ, CALL) указывает на нечётный адрес, по которому размещена команда, требующая исполнения. В этом случае первый байт команды извлекается отдельно. Во-вторых, когда встречается 6-байтовая команда LPDI, которая извлекается в следующем порядке: байт — слово — байт — байт — байт, и очередь не используется. Когда используется 8-битовая шина для пере­дачи команд процессору, читаются только байты, а очередь не используется и каждая выборка требует одного цикла шины.

Блок шинного интерфейса (ВШИ) осуществляет управление и определяет циклы шины, связанные с выборкой команд и передачей данных между СПВВ и памятью или УВВ. Каждое обращение к шине связано с битом регистра этикеток (регистр TAG находится в каждом канале), который указывает, к какому пространству адресов (системному или ввода — вывода) относится обращение. БШИ выставляет тип цикла шины (выборка команды из простран­ства адресов ввода — вывода, запись данных в память системного пространст­ва и т.д.) в виде кода состояния на выходах S2 — S0 (табл. 2). Системный контроллер К1810ВГ88 декодирует этот код, выбирая нужную шину (СШ/ ШВВ) и формируя соответствующую команду (чтение, запись и т.д.). Затем БШИ определяет соотношение между логической и физической шириной СШ и LLIBB. Физическая ширина каждой шины фиксирована в системе и со­общается процессору или его инициализации.

Таблица 2.

В системной конфигурации обе шины (СШ и ШВВ) должны иметь одинаковую ширину: 8 или 16 бит, что определяется типом ЦП (ВМ86/ВМ88). В уда­ленной конфигурации СШ процессора ввода — вывода должна иметь ту же физическую ширину, что и СШ центрального процессора системы. Ширина ШВВ процессора ввода — вывода может быть выбрана независимо. Если в пространстве ввода — вывода используются какие-либо 16-битовые УВВ, должна использоваться 16- битовая ШВВ. Если в пространстве ввода — вывода все УВВ 8-битовые, то может быть выбрана 8- либо 16-битовая ШВВ. Преимущественно имеет 16- битовая ШВВ, поскольку она позволяет подключать к системе дополнительные 16-битовые УВВ, а также обеспечивает более эффективную выборку команд программы, размещенной в пространстве ввода — вывода.

Для ПДП-пересылки в программе канала задается логическая ширина СШ и ШВВ независимо для каждого канала. Логическая ширина 8-битовой физической шины может быть только 8- битовой, а для 16- битовой физической шины логическая ширина может быть задана 8- либо 16-битовой. Это позволя­ет обслуживать 8- и 16-битовые УВВ с помощью одной 16-битовой физической шины. В табл. 3 перечислены все возможные отношения между логической и физической шириной СШ и ШВВ в местной и удаленной конфигурации.

Таблица 3

Логическая ширина шины учитывается только при ПДП - пересылках. Извлечение команд, а также запись и чтение операндов осуществляются словами или байтами только в зависимости от физической ширины шины.

Наряду с управлением пересылками команд и данных блок шинного интер­фейса осуществляет арбитраж локальных шин. В местной конфигурации БШИ

использует линию RQ/GT для запроса шины у ЦП и ее возвращения после ис­пользования, в удаленной конфигурации — для координации совместного ис­пользования локальной ШВВ с другими процессорами ВМ89 или локальным ЦП ВМ86, если они имеются. Арбитраж СШ в удаленной конфигурации осуще­ствляется арбитром К1810ВБ89. В тех случаях, когда необходимо монополизи­ровать СШ, блок шинного интерфейса формирует нулевой активный сигнал LOCK. Это бывает в двух случаях: 1) когда канал выполняет команду TSL (Test and Set Lock — проверка с монополизацией);

2) когда в программе канала есть указание активизировать LOCK на время ПДП- пересылки.

Структура каналов процессора ввода — вывода. Процессор ВМ 87 (см. рис. 4) включает два идентичных канала. Каждый канал может осуществлять ПДП- пересылку, выполнять программу, отвечать на запросы готовности или простаивать. Эти действия каналы могут выполнять независимо друг от друга, что позволяет рассматривать СПВВ ВМ89 как два устройства: канал 1 и канал 2. Каждый канал состоит из двух основных частей: устройства управления вводом — выводом и группы регистров, часть которых использует­ся в программах, а часть из них является программно- недоступными.

Устройство управления вводом — выводом управляет действиями канала во время ПДП- пересылки. При выполнении синхронной пересылки оно ожидает поступления сигнала синхронизации на входе DRQ, прежде чем выполнить очередной цикл чтения — записи. Когда ПДП- пересылка должна заканчивать­ся по внешнему сигналу, устройство следит за его появлением на входе EXT. Между циклами чтения и записи (пока данные находятся в СПВБ) канал может производить подсчёт числа переданных данных, перекодировать их и сравнить с заданным кодом. Основываясь на результатах этих действий, УУ вводом — выводом может прекратить ПДП- пересылку.

В процессе выполнения программы по команде SINTR устройство генери­рует запрос прерывания в ЦП. Часто запрос используется для того, чтобы сообщить ЦП о завершении программы канала.

Регистры канала используются СПВБ как при ПДП- пересылках, так и при выполнении программы. Все регистры канала (рис. 6), за исключением TAG, непосредственно принимают участие в указанных процессах. Использование каждого регистра описано в табл. 4.

Таблица 4

Регистр общего назначения GA служит в большинстве команд в качестве операнда. В качестве базового он используется для указания адреса операнда, находящегося в памяти. Перед началом ПДП- пересылок программа канала загружает в GA адрес источника или приемника данных.

Регистр общего назначения GB функционально взаимозаменяем с регист­ром GA. Если GA загружен адресом источника ПДП- пересылки, то GB должен быть загружен адресом приёмника, и наоборот.

Регистр общего назначения GC используется программой канала как операнд или базовый регистр. Используется при выполнении ПДП - пересылок, когда осуществляется перекодировка данных. В этом случае, перед началом пересылки, программа канала загружает в GC начальный адрес таблицы пере­кодировки. В процессе пересылки его содержимое не изменяется.