Основная память. Арифметико-логическое устройство

Арифметико-логическое устройство

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для арифметической и логической обработки данных. В машине, изображенной на рис. 2.72, оно содержит следующие узлы.

Операционный блок (ОпБ) представляет собой ту часть АЛУ, которая, собственно, и выполняет арифметические и логические операции над поданными на вход операндами. Выбор конкретной операции (из возможного списка операций для данного операционного блока) определяется кодом операции команды. В нашей вычислительной машины код операции поступает непосредственно из регистра команды. В реальных машинах код операции зачастую преобразуется в микропрограммном автомате в иную форму и уже из микропрограммного автомата поступает в АЛУ. Операционные блоки современных АЛУ строятся как комбинационные схемы, то есть они не обладают внутренней памятью и до момента сохранения результата операнды должны присутствовать на входе блока.

Регистры операндов РХ и PY обеспечивают сохранение операндов на входе операционного блока вплоть до получения результата операции и его записи в аккумулятор.

Регистр признаков (Рпрз) предназначен для фиксации и хранения признаков (флагов), характеризующих результат последней выполненной арифметической или логической операции. Такие признаки могут информировать о равенстве результата нулю, о знаке результата, о возникновении переноса из старшего разряда, переполнении разрядной сетки и т.д. Содержимое регистра признаков обычно используется устройством управления для реализации условных переходов по результатам операций АЛУ. Под каждый из возможных признаков отводится один разряд регистра признаков.

Формирование признаков осуществляется блоком формирования состояний регистра признаков, который может входить в состав операционного блока либо реализуется в виде внешней схемы, располагаемой между операционным блоком и регистром признаков.

Аккумулятор (Акк) – это регистр, на который возлагаются самые разнообразные функции. Так, в него предварительно загружается один из операндов, участвующих в арифметической или логической операции. В аккумуляторе может храниться результат предыдущей команды и в него же заносится результат очередной операции. Через аккумулятор зачастую производятся операции ввода и вывода.

В вычислительных машинах с регистровой архитектурой его можно рассматривать как один из регистров общего назначения.

Вне зависимости от типа используемых микросхем основная память (ОП) представляет собой массив запоминающих элементов (ЗЭ), организованных в виде ячеек, способных хранить некую единицу информации, обычно один байт. Каждая ячейка имеет уникальный адрес. Ячейки основной памяти организованы в виде матрицы, а выбор ячейки осуществляется путем подачи разрешающих сигналов на соответствующие строку и столбец этой матрицы. Выбор обеспечивается дешифратором адреса памяти, преобразующим поступивший из регистра адреса памяти (РАП) адрес ячейки в разрешающие сигналы, подаваемые в горизонтальную и вертикальную линии, на пересечении которых расположена адресуемая ячейка. Поскольку для современных вычислительных машин характерна значительная емкость основной памяти приходится использовать несколько микросхем запоминающих устройств (ЗУ). В этих условиях процесс обращения к ячейке состоит из выбора нужной микросхемы (на основании старших разрядов адреса) и выбора ячейки внутри микросхемы (определяется младшими разрядами адреса). Первая часть процедуры производится внешними схемами, а вторая – внутри микросхем запоминающего устройства.

2.20.4. Модуль ввода/вывода

Задачей модуля ввода/вывода (МВВ) является обеспечение подключения к вычислительной машины различных периферийных устройств (ПУ) и обмена информацией с ними. В рассматриваемом варианте модуль ввода/вывода состоит из дешифратора номера порта ввода/вывода, множества портов ввода и множества портов вывода.

Порты ввода и порты вывода. Портом называют схему, ответственную за передачу информации из периферийного устройства ввода в аккумулятор АЛУ (порт ввода) или из аккумулятора на периферийное устройство вывода (порт вывода). Схема обеспечивает электрическое и логическое сопряжение вычислительной машины с подключенным к нему периферийным устройством.

Дешифратор номера порта ввода/вывода. В модуле ввода/вывода рассматриваемой вычислительной машины предполагается, что каждое периферийное устройство подключается к своему порту. Каждый порт имеет уникальный номер, который указывается в адресной части команд ввода/вывода. Дешифратор номера порта ввода/ вывода (ДВВ) обеспечивает преобразование номера порта в сигнал, разрешающий операцию ввода или вывода на соответствующем порте. Непосредственно ввод (вывод) происходит при поступлении из микропрограммного автомата (МПА) сигнала Bв или Выв.