Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 2. Проектирование устройств на цифровых ИС (1987) (1092082), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Любая ЭВМ содержит арифметическое устройство, которое по командам выполняет различные математические или логические действия, например суммирование, вычитание, сравнение, реализует функции И, ИЛИ и т. д. До того как совершить какое-нибудь действие, вычислительный блок должен располагать входными данными. Эти данные заранее записаны в двух 8-разрядных ре- 314 Глава Б гистрах, которые на схеме обозначены буквами Л и В. Вычислительное устройство должно получить сведения от регистра команд о предстоящей обработке данных.
Результат, полученный после обработки входных данных, поступает на регистр В Информация регистра команд, а также данные регистров А, В Ш-разрядныйсчетсйина ооаесо чин команд упрогВыдор адуесод раммный счетчин1 ь Региюж команд Ггь дит1 Ф длин упрад- лючия Шона упрауления Юнопи- тель прог- рамм у-раодчдньуй регистр дуду Лрируметиданны х тесное логическое устройстуо гллу1 у-разрядный егытр и Накопи- тель регуль- татод Вьдтид регульта- тод у-пагрядньуи егьспр В ВУод данна ух 394' Ьзууо книг агина а,чньно Рис. 5.2. Связи регистров с вычислительными устройствами и ЗУ. Показан способ реализации двунаправленной линии сазан, в которой используытсз син- хронизуемые фронтам О-ретистры с трехстабнльными выходами.
и В на некоторое время вводятся в оперативную память, с тем чтобы полученный промежуточный результат можно было использовать при дальнейшей обработке. В ПЗУ программ содержится следующая команда, которая указывает микропроцессору, куда должен быть направлен полученный результат: в большой общий накопитель или на внутренний регистр микропроцессора, например Л или В. В программном ЗУ команды записаны двоичным кодом и расположены в последовательном ряду ячеек памяти. В ЗУ имеется внутренняя схема селекции, с помощью которой можно Регистры З1В выбрать желаемую ячейку.
Для этого на входы селектирующей схемы в закодированном виде подается номер искомой ячейки памяти и по команде считывания на шину данных выводится код-указание, которое передается на регистр команд. Контроль за очередностью ячеек памяти в программном ЗУ осуществляется с помощью программного счетчика, который представляет собой обычный двоичный счетчик с входами предустановки. Таким образом, и здесь мы опять имеем регистр, временно запоминающий очередность командных адресов в программном ЗУ. Далее имеются еще и одноразрядные регистры обслуживания (индексные регистры), которые могут дать сведения о состоянии регистра А, например находится лн он в состоянии 0 или произошел перенос и т.
д. Эти регистры на структурной схеме не показаны. Наконец, имеется, естественно, блок управления или счетчик, который определяет, в какой последовательности и в какие моменты времени должны совершаться операции по одной команде. Блок управления можно рассматривать и как регистр, потому что фактически он выполняет роль устройства памяти, хранящего указания о порядке процедур обработки. Регистры могут соединяться с шиной данных или между собой двунаправленной линией передачи данных.
Этот обмен данных также контролируется блоком управления. Шину данных здесь образуют группы из 8 или 16 параллельных проводников, соединенных с входами и выходами регистров и ЗУ. Регистр ни в коем случае не может получить информацию по шине или выдать информацию на шину без команды блока управления. Поэтому регистр относится к типу элементов памяти, которые принимают или отдают информацию на шину, когда активизируется их трехстабильный выход. До тех пор пока информация с регистра ие требуется, его выход находится в неопределенном состоянии. Счетчик очередности команд (счетчик программы), контролирующий адресацию ЗУ, может загружаться из регистра команд параллельно. Это обычно касается команд перехода, когда 16 разрядов кода передаются на счетчик очередности команд, так что очередная команда считывания происходит из самого адреса.
Таким образом, речь здесь идет действительно о скачкообразном переходе к другой части программы или к подпрограмме. Подпрограмма представляет собой стандартную программу проведения характерных, часто совершаемых вычислений, например вычислений тригонометрических функций, извлечения корней, возведения в степень и др. Но это могут быть также программы организации связи с устройствами считывания с перфолент и построчной печати с дисковым накопителем, Глава о з1а 5А.
Связь регистров между собой и с другими источниками данных Как было установлено выше, для обмена информацией регистры должны быть связаны между собой н с другими источниками данных. Существуют различные способы организации этих связей. Приведем некоторые примеры. На рис. 5.3 приведена структурная схема связи регистра С с регистрами А и В. Видно, что информация передается здесь в одном направлении, а именно от регистров А и В к регистру С.
На входе регистра С имеется селектнрующее устройство, которое позволяет соединять входы ввода триггера в регистре С с выходами регистров А или В. Желаемый выбор дости- Рис. 5.3. Соединение регистров раздельными шинами данных. гается, когда на селектирующнй вход регистра С подается сигнал низкого или высокого уровня.
Для обеспечения связи между регистрами А, В и С требуются две шины. Кроме того„в нашем конкретном случае регистр С для подключения двух шин должен иметь двойное число входных клемм. Эта необходимость двух шин данных н двойного числа соединительных точек на корпусе микросхемы является существенным недостатком такого способа организации связи между регистрами. Более благоприятным поэтому является способ организации связи с временнйм уплотнением, 317 Регистры Вгтбрр Важой Рис.
5.4. Способ связи с номопгью времевибго уплотнении сигналов, который при наличии даже одной шины позволяет передавать информацию в обоих направлениях. Естественно, что при этом упрощается монтаж и сокращается число используемых контактных точек. Достоинства такого способа особенно проявляются в случаях, когда имеется возможность комбинированно использовать входы и выходы микросхем, т. е. когда на комбинацию вход-выход требуется лишь один вывод микросхемы.
318 Глава а Рис. о.о. Загрузка трех регистров по шине данных с помощью кнопочной панели. Способ связи с временным уплотнением сигналов легко понять, пользуясь структурной схемой на рнс. 5.4. В схеме использованы регистры, которые принимают информацию по команде тактового сигнала, поступающего от шины данных. Информацию можно передать и в обратном направлении — от регистров на шину данных. Для этого должны получить разрешение трехстабильные согласующие элементы, включенные между триггерами регистров и шиной данных. В случае использованпя одной общей шины данных одновременно связываться между собой могут только два регистра. Регистры 319 Если поток данных должен быть направлен от одного источника к трем раздельным регистрам, то его можно организовать с использованием одной шины данных между источником и этими тремя регистрами. И в таком случае используется способ связи с временным уплотнением сигналов.
Этот способ иллюстрирует реальная схема, приведенная на рнс. 5.5. Временнбе уплотнение здесь состоит в дистрибутивном характере выбора, что подробно будет рассмотрено в гл. 1 тома 3 настоящего курса. На схеме слева показана кнопочная панель, с помощью которой можно набрать код числа, например числа 9 в шестнадцатеричной системе счисления. Шифратор, включенный после кнопочной панели, преобразует код числа в посылки двоичного кода, а эта информация уже посылается на шину данных (4 линии). Идея здесь состоит в том, чтобы, используя временное уплотнение, загрузить регистры путем включения трех кнопок.
Для упорядочения требуемой последовательности выбора в схеме предусмотрен двоичный счетчик, после которого включен дешифратор, преобразующий двоичный код в десятичный. Импульсом сброса счетчик переводится в положение О. Если на кнопочной панели набрать некоторое число, то счетчик перейдет в положение 1 и дешифратор выберет верхний регистр, который примет на себя поступившую информацию.
Остальные регистры селектнроваться не будут. Если теперь на кнопочной панели набрать следующее число, то счетчик перейдет в положение 2 и будет выбран средний регистр. При третьем положении кнопок счетчик снова прибавит единицу и будет выбран и загружен нижний регистр. Таким образом информация от единственного источника по единственной шине будет доставлена к трем регистрам. Выходы регистров тоже можно подключить к шине данных ЭВМ, благодаря чему набранную на кнопочной панели информацию можно использовать для дальнейшей обработки. Другой пример более сложной системы связи по единственной шине данных приведен на рис.
5.6. По шине передаются не только сами данные, но и управляющие сигналы. В приведенном примере организацией обмена информацией управляет сам микропроцессор. До начала обмена информацией микропроцессор посылает по шине данных сигнал выбора режима. Для этого используется обычный командный сигнал с адресной частью, которая свидетельствует о том, что передается информация управления. Для этой цели можно использовать, например, адресный разряд А1. Если придать ему значение 1, то он будет нести информацию управления, Если же ему придать значение О, то выходное устройство должно ждать потока данных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
