Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 3. Сложные ИС для устройств передачи данных (1987) (1092083), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Обычно команда, с которой имеет дело программист, в общем случае является комбинацией отдельных элементарных функций, которые последовательно выполняются в процессорном блоке. Назовем в качестве примера команду «сложитьсодержимое регистра А с информацией, которая находится в и-й ячейке внешнего ЗУ, и передать полученный результат в регистр С>. Эта команда требует выполнения ряда подготовительных операций еьце до того, как процессор перейдет к обработке данных. Главное, необходимо сформировать адрес ячейки ЗУ, из которой с учетом времени доступа передать данные, например, в регистр В.

Такая передача обычно происходит через общую шину данных, а это означает, что мы пе можем передать всю информацию одновременно за один прием. По окончании передачи регистры А и В необходимо соединить с АЛУ через селекторы, если АЛУ допускает режим связи с несколькими регистрами одновременно. Затем начинается собственно обработка (суммирование), после которой полученный результат будет передан в регистр С через распределительную схему (демультнплексор).

Для обеспечения необходимой последовательности выполнения операций применяется контроллер, о котором мы уже говорили выше. В ЭВМ„команды которой обеспечивают такие сложные операции, как умножение„деление или извлечение корня, применя1отся контроллеры со сложной структурой и обширным набором команд, хранящихся в ПЗУ.

Для реализации сложных команд„доступных пользователю или программисту, используются внутрисистемные подпрограммы, не доступные для пользователя или программиста. Эти подпрограммы должны обеспечить управление работой процессора, т. е. обеспечить выполнение сложных логических операций путем последовательного выполнения элементарных действий.

Такие подпрограммы обычно называются микропрограммами, а также программно-аппаратными средствами. Переходя к терминологии, гледует напомнить, что основная системная программа обычно называется программным средством (Яо((юаге), микропрограмма — программно-аппаратным средством (Вгппчаге), а ИС, такие, как процессорные блоки, контроллеры, ПЗУ и т. д., называются обычно аппаратными средствами (Ьагбв аге). Работу процессорного блока полезно проиллюстрировать на практическом примере.

Процессорный блок можно сравнить с плотником, каменщиком или сборщиком велосипедов. Как известно, человек также программируется для выпочнения работы по этим узким спе- Логиеесние элементы и их нвименение в гложнэге онемел 53 циальностям! Это программирование осуществляется в процессе обучения данной специальности. Программируя ПЗУ, мы обучаем процессорный блок тому, как он должен выполнять определенную команду. Модифицируя ПЗУ, можно перенастроить блок для выполнения других операций.

То же самое происходит и с человеком, но при этом мы говорим о переквалификации. Естественно, благодаря программированию мы существенно расширяем сферу применения процессорного блока. То же самое происходит со специалистом в сравнении с неквалифицированным работником. В результате программирования (обучения) и процессор, и рабочий становятся более квалифицированнымн.

В области программного обеспечения у нас также имеются возможности для увеличения интеллектуальных способностей системы за счет обучения ЭВМ языкам программирования высокого уровня, которые значительно упрощают сам процесс программирования. При этом ЭВМ исключает из процесса программирования ряд специфических проблем. На базе процессорных блоков можно разрабатывать мини- ЭВМ с собственным специфическим набором команд. Этот набор можно изменить, заменяя ПЗУ в контроллере; процессорные блоки обычно изготавливаются с помощью биполярной технологии н имеют относительно высокое быстродействие. С помощью встроенной микропрограммы мы можем реализовать па базе процессорных блоков ЭВМ, которая будет иметь такой же набор команд, как другая ЭВМ, например, та, с которой знаком пользователь н на которой он ранее уже работал (чтобы избежать переквалификации)). Эту операцию приспособления набора команд ЭВМ одного типа к ЭВМ другого типа называют эмуляцией (имитацией).

При этом эмулируемая ЭВМ называется базовой. Совершенно очевидно, что возможность эмуляции увеличивает конкурентоспособность соответствующей ЭВМ, так как клиент получает более широкие возможности по выбору наиболее удобного для него набора команд. Встречается также и другая ситуация, когда клиенту для его целей требуется использовать какую-то специальную команду. Эту команду можно ввести вПЗУ,если,конечно„в ПЗУ предусмотрены свободные ячейки для размещения такой команды. Кроме ЭВМ с разрядно-модульной организацией (РМО) имеются также микроЭВМ, в которых контроллер и другие внешние схемы, размещенные автономно в ЭВМ, объединяются на одном кристалле вместе с другими схемами. МикроЭВМ имеет фиксированный набор команд, состав которого определяется изготовителем. Однокристальные микроЭВМ обычно изготавливаются по п-МОП-технологии, поэтому они работают медленнее, чем ЭВМ на базе биполярных процессор- 54 Глава ! ных блоков.

Например, в конторских мини-ЭВМ обычно применяются процессорные блоки. Такие же блоки обычно используются в таких устройствах, как контроллеры для управления ЗУ на гибких дисках, и других быстрых периферийных устройствах, так как в применениях такого типа МП, реализованные по МОП-технологии, проигрывают по быстродействию. Набор команд контроллера на базе процессорных блоков можно «настроить» на какое-либо специфическое применение, что невозможно для МП с фиксированным набором команд. При управлении ЗУ на гибких дисках контроллер на процессорных блоках организует обмен данными между ЭВМ и несколькими дисковыми ЗУ.

Обычно в составе этого контроллера имеется другой контроллер (схема управления) более низкого уровня, который управляет работой процессорных блоков. Слово «контроллер» используется для того, чтобы показать, что данное функциональное устройство выполняет различные функции контроля и управления, которые могут иметь разные уровни сложности и важности (приоритетности). Например, есть уровень управления системой в целом, более низкий уровень управления периферийным оборудованием и еще более низкий уровень управления процессорными блоками.

Контроллеры находятся в управляющих автоматах станков и стиральных машин. МП, запрограммированный в качестве контроллера, также выполняет функцию управления н применяется как устройство управления для игральных автоматов, радио- и телевизионных устройств, электропронгрывателей н т. д. Процессорный блок является функциональным устройством, которое, как мы видели выше, может выполнять различные арифметические и логические операции. Около этого обрабатывающего органа располагаются запоминающие элементы, например регистры, предназначенные для хранения промежуточных результатов вычислений.

Кроме того, на кристалле обычно размещаются такие селектирующие схемы, как мультиплексоры н демультиплексоры. Это функциональное устройство генерирует также переменные, которые обеспечивают каскадное включение процессорных блоков, что позволяет переходить к обработке слов большей длины. Наконец, процессорный блок выдает сигналы, которые несут информацию о результатахвыполнения предыдущих операций. В их числе можно назвать сигналы переполнения (превышения объема памяти регистра) и нулевого значения результата. Процессорный блок является сравнительно простым элементом, который можно использовать в самых различных случаях. Как мы сообщали ранее, разработчик с помощью соответствующей микропрограммы может легко приспособить такой блок для своих специальных целей.

'1 Синае тяюпраеааиинта ! упраВлааал ! ! ! ! 1 ! ! ! ! ! ! ! ! Как следует из рис. 1.28, микропрограмму можно хранить в отдельном ПЗУ, Чтобы различные операции выполнялись в надлежащем порядке, требуется организовать соответствующие обращения к адресам ЗУ, где находятся необходимые для этой цели биты информации.

Эти упорядоченные обращения к адресам ПЗУ контролируются так называемым устройством управления последовательности микрокоманд (УУП), которое реализует функции двоичного счетчика с дополнительными возможностями для осуществления операций пропуска микро- команды или перехода к микропрограмме. Эти возможности УУП позволяют изменять ход операций процессорного блока, исходя из результата обработки данных. В качестве примера вновь рассмотрим деление: тот факт„что при повторяющемся вычитании и сдвиге результат будет равен О или приведет к нзменени!о знака, служит указанием на выход из программы деления для последующего перехода к другой арифметической или логической операции.

В результате формируемый адрес 1 ! 1 1 1 1 ! ! ! ! ! 1 1 1 1-— Логические елементы и их применение в алони!е!л скемал 65 Рнс. !.28, МикроЭВМ с разрядно-модульной организацией. Глава г ПЗУ, т. е. состояние счетчика в УУП, автоматически приводит к переходу из подпрограммы деления в основную программу или в другую подпрограмму. На рис.

Характеристики

Список файлов книги