Горнец Н.Н., Рощин А.Г. Организация ЭВМ и систем (2006) (1186251), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Порядок суммы фиксируется в регистре РгСч1. Сложение мантисс выполняется в сумматоре См. При необходимости производится нормализация результата и его округление. Для округления подается сигнал +1(31) в младший разряд сумматора. Для умножения чисел с ПТ множимое Мм поступает на регистр Рг1, множитель Мт — на РгЗ. Знаки сомножителей фиксируются в триггерах знака ТгЗн! и ТгЗн2. Смещенные порядки множимого и множителя подаются на регистры РгА и РгВ соответственно и далее на сумматор для сложения порядков. Смещенный порядок произведения из регистра РгСм поступает на регистр РгСч1.
При умножении мантисс мантисса множимого подается на регистр РгА, мантисса множителя — на регистр РгЗ. Сумма ЧП мантисс накапливается в регистре РгВ. Число шагов при умножении задается при помощи счетчика циклов СчЦ. После перемножения мантисс при необходимости выполняется нормализация путем сдвига суммы ЧП в регистре РгВ с коррекцией смещенного порядка произведения в РгСч1. Старшие разряды мантиссы произведения передаются из РгВ в регистр сумматора РгСм, 104 о й. Л й~ ! ! 105 д Е ~цЛ Ф аа", р и й О а~ х йР а~ Р о о к о й ЮЭ .Я, а Ф ~ 1~ ~ о а~ Ю оБ й о и М о Р и Е \ о ~ ~ а в старший байт которого из РгСч1 заносится смещенный порядок произведения.
Знак произведения формируется схемой формирования знака, не показанной на рис. 4.21, и заносится в знаковый разряд РгСм. Младшие разряды произведения остаются в регистре РгЗ. Результат умножения выдается из РгСм на выходную магистраль Мвых. При делении чисел с ПТ делимое заносится на Рг1, делитель— на РгЗ. Далее знаки чисел передаются на триггеры знаков ТгЗн! и ТгЗн2, цифровые разряды делимого заносятся на регистр РгВ, цифровые разряды делителя — на регистр РгА. Разность порядков определяется в сумматоре См и передается в регистр РгСч1 как порядок частного.
Мантисса частного определяется путем деления мантисс делимого и делителя. Мантисса делимого подается на сумматор из регистра РгВ, где в дальнейшем хранятся остатки, а мантисса делителя — из регистра РгА. Разряды частного на каждом шаге заносятся в РгЗ.
Число шагов задается при помощи счетчика циклов СчЦ. После формирования мантиссы частного при необходимости выполняется ее нормализация. Для этого мантисса частного передается из РгЗ в РгВ, где выполняется ее сдвиг при одновременной коррекции смещенного порядка частного в регистре РгСч1.
После нормализации формируется знак частного, который вместе с порядком частного передается в РгСм, где находится нормализованная мантисса частного. Из регистра сумматора частное выдается на выходную магистраль. Операции десятичной арифметики выполняются при помощи десятичного сумматора СмДес разрядностью 1 байт. Байты операндов А и В из регистров Рг1 и Рг2 поочередно поступают на регистры РгС и Рг!З, переносы из младших байтов подаются на вход сумматора+1. Результат выполнения операции А *В побайтно записывается на регистр сумматора РгСм. Логические операции выполняются в блоке логических операций БЛО отдельно над каждым байтом операндов А и В. Байты операндов из регистров Рг1 и Рг2 заносятся на регистры РгС и Рг!З.
Байты результата А *В из регистра РгСч1 записываются в регистр сумматора РгСм. При выполнении всех операций схема формирования признаков СхПр определяет значения признаков результата (флагов) и передает их в центральное устройство управления. Такими признаками могут быть наличие переполнения, равенство результата нулю, знак результата, наличие переноса (из байта или слова), четность числа единиц в двоичном коде результата и др. Признаки результата используются при выполнении операций условного перехода. Реакция компьютера на значения признаков зависит от ситуации и определяется ОС. 106 Контрольныв вопросы 1.
Какие операции могут выполняться в АЛУ? 2, Поясните особенности многофункциональных и блочных АЛУ. 5. Каковы особенности АЛУ магистрального типа и АЛУ с «жесткой» труктурой? 4. Для чего используются признаки результата? 5. Как обнаруживается переполнение разрядной сетки при сложении чисел? 6, Какие возможные методы умножения чисел вы знаете? 7. Почему при умножении чисел в ДК необходима коррекция результата? 8. В чем заключается сущность логических методов ускорения умножения? 9. Каковы особенности деления без восстановления остатка? 10.
В чем состоит общая идея логических методов ускорения деления? 11. Почему при сложении чисел с ПТ необходимо выравнивать порядки? 12. Как выполняется округление при сложении чисел с ПТ? 13. Почему возникает погрешность при выполнении операций с ПТ? 14. Почему при умножении и делении можно использовать одни и те же узлы АЛУ? 15. Для чего применяется счетчик циклов при умножении и делении? 1б. В чем заключается особенность логических операций? ГЛАВА 5 АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ ПРОЦЕССОРОВ 5.1. Назначение и структура процессора Современные процессоры строятся из одной или нескольких интегральных схем. Как правило, в персональном компьютере ЦП представляет собой одну микросхему, в которой используются все возможности современной полупроводниковой технологии. Такую микросхему принято называть микролроцессором.
В больших компьютерах процессоры могут быть выполнены из нескольких интегральных схем. В компьютерах используются процессоры нескольких типов. Наиболее распространены центральные, специализированные (например, процессоры для цифровой обработки сигналов или обработки графической информации), процессоры ввода-вывода, передачи данных и т.п. Центральный процессор служит для обработки данных и управления всей компьютерной системой в целом. Он позволяет обрабатывать данные с фиксированной и плавающей точками, поля переменной длины, а иногда и десятичные данные, назначать приоритеты доступа и управлять различными видами памяти.
Процессор представляет собой совокупность АЛУ и устройства управления. В состав ЦП входят арифметическое устройство, счетчик команд, регистр команд, регистры данных, блок микропрограммного или аппаратного управления, регистры общего назначения и ряд узлов, предназначенных для связи с оперативной памятью и другими устройствами компьютера, а также для ускорения выполнения операций. Помимо этого в состав ЦП входят часы астрономического времени, таймер и ряд других «системных» средств. В последнее время в одном кристалле с процессором начали размещать и кэш-память.
Развитие технологии в конечном итоге приведет к тому„что в одной интегральной схеме будут интегрированы функции самых разных устройств, например в состав схемы процессора будет введена память. Для понимания принципов работы компьютера нужно разделять понятия «исполнение» и «выполняемые функции», поэтому процессором по-прежнему будем называть совокупность АЛУ и устройства управления. Г08 5.2. Система команд. Форматы команд и способы адресации Для получения результата вычислений компьютер выполняет машинную программу, т.е. последовательность команд, в виде которой записан алгоритм обработки.
Команда компьютера представляет собой двоичный код, определяющий выполняемую операцию и необходимые для этого данные, или операнды. Большинство команд содержит адрес, т.е. номер регистра или ячейки памяти, где сохраняется результат выполнения операции. Для выполнения программы нужно также знать адрес следующей исполняемой команды. Обычно различают команды: арифметических операций над числами с ФТ; логических операций; арифметических операций над числами с ПТ; операций ввода-вывода; управления (например, управления циклами, условные и безусловные переходы) и т.д.
Каждый тип компьютера обладает собственной системой команд, т.е. в нем существует аппаратура или память микропрограмм, призванная вырабатывать управляющие сигналы с целью реализации командных операций. Для исполнения конкретной программы необходим компьютер, способный выполнять команды, составляющие эту программу. При разработке новых компьютеров стремятся сохранить их преемственность; для этого компьютеры изготавливают программно совместимыми, т.е. имеющими прежде всего одинаковые системы команд. Однако во многих случаях систему команд «расширяют», т.е. добавляют дополнительные операции, сохраняя при этом формат команд.
Это значит, что новая машина может выполнять все программы, составленные для прежних компьютеров, но программы, в которых используются дополнительные команды, не могут выполняться компьютерами старых моделей, Такую совместимость называют обратной. Команда, или инструкция (под инструкцией часто понимают конструкцию языка более высокого уровня, но в переводной литературе этот термин используют в качестве синонима термину «команда»), представляет собой слово, содержащее код выполняемой операции и адреса операндов.
Код команды включает в себя несколько полей (поле — последовательность бит, содержащая определенный тип информации). Команда состоит из операционной и адресной частей. В операционной части размещается код опеРации, а в адресной — адреса операндов, т.е. информация о местонахождении обрабатываемых данных и получаемого результата. Формат команды — это структура полей ее кода с указанием номеров разрядов, определяющих границы полей. Как правило, 109 в универсальных машинах код операции в команде занимает 8 Разрядов, а число Различных операций составляет не более 256. Остальные разряды отводятся под адреса операндов.
Команды представляют собой слово размером 16, 32 или 48 разрядов. В различных машинах число адресных полей в команде может составлять от одного до четырех. В четырехадресной команде (рис. 5.1) первое поле кода операции (КОп) предназначено для кодирования выполняемой операции. Это поле «расшифровываетсяе логическими схемами или микропрограммами, и формируются управляющие сигналы для выполнения соответствующих этой операции действий. Затем располагаются четыре адресных поля: А1 — содержит адрес первого операнда, Аз — адрес второго операнда, А, — адрес ячейки памяти, отведенной для записи результата операции, А, — адрес ячейки, где находится следующая команда. Но такая четырехадресная команда занимает слишком много места в памяти компьютера, поэтому они в настоящее время не находят применения. Сегодня наибольшее распространение имеют одно-, двух- и трехддресные команды (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
