Компютерна схемотехніка 2 (стр. 5 из 6)
Керуючі сигнали "у" після дешифрації мікрооперацій у вузлі дешифратора DСМО подаються в операційну частину арифметично-логічного пристрою.
Мікропрограмовані керуючі автомати класифікують:
1. За типом пам’яті для зберігання мікрокоманд:
статичні, динамічні, постійні;
2. За способом кодування мікрооперацій: горизонтальні, вертикальні, комбіновані;
3. За часом виконання: синхронні, асинхронні, однофазні, багатофазні;
4. За способом адресації: з послідовною вибіркою, з примусовою вибіркою, з довільною вибіркою.
При горизонтальному кодуванні поле мікрокоманди містить М розрядів:
Кількість розрядів визначається числом мікрооперацій, що задає дана команда. Перевагою такого кодування є можливість одночасного виконання в одному такті машинного циклу мікрокоманди з довільним набором М мікрооперацій. Однак при цьому довжина мікрокоманди є досить велика і в певних пристроях мікрокоманда потребує кількох тактів завантаження.
Вертикальне кодування передбачає шифрування всієї множини М мікрооперацій двопозиційним кодом. Довжина коду визначається кількістю мікрооперацій:
Для визначення набору операцій додатково потрібно використовувати дешифратор мікрооперацій.
Горизонтально-вертикальне кодування передбачає розділення всієї множини у команд на Н полів. В кожному полі розміщена множина із М операцій. Комірки, тобто всі поля кодуються вертикально. Це означає, що кожне поле має зв’язок з окремим дешифратором мікрооперацій. Відповідно максимальне число мікрооперацій буде Н. Мікрооперації уі дешифруються горизонтально. Реально тут використовуються переваги вертикального методу, пов’язані з коротшою довжиною декодуючого слова. Недолік, зумовлений меншою швидкодією, також залишається.
При вертикально-горизонтальному кодуванні вся довжина мікрооперацій М розділена на к підмножин. В кожній з цих підмножин об’єднуються операції, які найчастіше зустрічаються в одному машинному такті. Операційна частина мікрокоманди складається з двох полів: у11 та у12. у11 використовує горизонтальний спосіб кодування, а поле у12 показує до якої підмножини належить мікрокоманда, записана у першому полі.
Послідовні вибірки адрес забезпечують лічильником адрес мікрокоманд, вміст якого збільшується на 1 після виконання кожної поточної мікрокоманди. В адресній мікрокоманді записані 3 параметри:
- значення логічної умови х
- значення безумовного переходу БП
- значення адреси.
11. Центральний пристрій керування. Структурна схема та алгоритм його роботи
ЦПК – це сукупність вузлів і блоків процесора, які забезпечують координацію функціонування всіх пристроїв машини для всіх заданих її режимів роботи. ЦПК реалізує системні і робочі програми, організовує перетворення початкової інформації для одержання результатів обчислень. Функціональна схема ЦПК включає пульт керування, операційну пам’ять, АЛП, регістр команд, лічильник адреси команд, керуючі мікропрограмні автомати, дешифратори коду операцій та операційний блок, що містить суматор адреси, схеми аналізу режимів роботи, інтерфейсні схеми та інше.
Алгоритм роботи ЦПК визначає послідовність команд для реалізації арифметичної та логічної обробки даних, що активізуються певними вузлами системи. Запуск системи здійснюється з пульта керування, шляхом запису в лічильник адреси першої виконуваної команди. Значення цієї адреси подається в регістр адрес ОП, проводиться вибірка за адресою з пам’яті самої мікрокоманди, вибірка даних, і мікрокоманда записується в регістр мікрокоманд. В результаті виділення коду операції, після дешифрації цього коду, подаються сигнали керування на мікропрограмний апарат МПА1, якщо команда забезпечує керування системою, або МП2 – якщо необхідно виконати арифметичні операції. Одночасно розшифровується адреса наступної команди, яка подається у лічильник команд або в операційний блок.
12. Операційні апарати АЛП. Арифметичні вузли операційних апаратів. Вузли додавання-віднімання чисел у прямих і доповнюючих кодах, алгоритм їх роботи
Виконання будь-якої операції АЛП зводиться до виконання послідовності арифметичних та логічних дій, які ще називають мікроопераціями і виконуються вони на окремих операційних вузлах. Алгоритм виконання мікрооперацій можна описати з допомогою так званої нотації Бекуса. Як вказано раніше, формат команд включає умовні позначення, ідентифікатори операційних вузлів ти, власне, шифр відповідної арифметичної чи логічної дії. При цьому використовуються умовні позначення мікрооперацій, наприклад:
В1, В2, В3 – відповідно ввід прямого, інверсного або доповнюючого коду певного операнда;
П0 – установка операційного вузла в нульове значення;
П1, П2, П3 – завантаження (прийом) певного двійкового коду;
С1і, С2і – зсув слова у вигляді двійкового коду на і позицій вліво чи вправо;
Pi, Ri – додавання, віднімання від константи слова і.
Таким чином можна описати операції установки лічильника в нульове значення.
С24RGY – вказує на необхідність зсуву вмісту регістра У на 4 позиції вправо.
R1СТС – забезпечує віднімання одиниці від коду записаного в лічильник С. Логічні переходи за певною умовою описуються з допомогою вказання умови у вигляді виразу х та стрілки з певною міткою. 
вказує що при хn=1 необхідно перейти на виконанна мікрооперації, розміщеної за міткою
.13. Додавання і відніманя чисел з плаваючою комою; алгоритм нормалізації порядку і заокруглення мантиси чисел
Операції такого типу зручно використовувати коли розмірності операндів мають однакові порядки, тобто кількість розрядів цілої і дробової частини в них однакова. Етапи реалізації мікрооперацій виконуються за наступною послідовністю:
1. проводять вирівнювання порядків;
2. додають мантиси;
3. визначають порядок результату;
4. проводять нормалізацію результату;
5. заокруглюють мантиси до потрібної кількості розрядів;
6. проводять кінцеву нормалізацію результату.
Одержану різницю порядків записують в лічильник. Якщо ∆ >0, то необхідно зсувати вправо числа у, якщо ∆<0 - то числа х.
1. При кожному зсуві від різниці порядків (∆) віднімають або додають одиницю, відповідно при, ∆ > 0, та ∆ < 0.
2. Вирівнювання порядків завершують, коли вміст лічильника порядків обтулюється. Мікроалгоритм вирівнювання порядків на мові мікрокоманд можна записати так:
∆ > 0
Функціональна схема блоковирівнювання порядків складається з блоку вирівнювання, блоку сумування, блоку нормалізації результатів та цифрового пристрою для округлення одержаного результату.
Принцип дії схеми додавання/віднімання чисел з плаваючою крапкою відображено на функціональній схемі. Блок вирівнювання порядків (БВП) видає сигнал зсуву вправо на регістри RGX або RGY, які знаходяться в регістрах загального призначення блоку сумування мантис (БСМ), а також виводить результат порядку С в блок нормалізації результатів (БНР). На початку стану за сигналом запуску з БВП вмикається БСМ, за другим сигналом – БНР. За сигналом, що першим виробляється на виході БНР проводиться округлення результату, за другим сигналом з допомогою тригера генерується сигнал закінчення операції К.
14. Структурна організація запам’ятовуючих вузлів з 2D-структурою. Особливості дешифрації адресного коду у вузлах з 3D-структурою пам’яті
Методика дешифрації адресного простору в 2D пам’яті
Для виділення окремих адрес комірок пам’яті в матриці, розмірністю Nxm використовується принцип буферизації адресного коду, який далі дешифрується і подаються на окремі рядки матриці. Для інформаційних сигналів окремо використовують буфер даних, розрядність якого повинна бути рівною кількості елементів у рядку. Структурну схему при такій організації можна зобразити наступним чином:
При звертанні до пам’яті в даному випадку вибирається (активується) рядок, номер якого відповідає вибраній адресі, а кожен біт з цього рядка зчитується за сигналом Read / Write.
Умовно це можна зобразити так:
3D структурна пам’ять
Поділ загального адресного простору на 2 частини потребує відповідного збільшення у 2 рази буферних вузлів та дешифраторів, але перехід до об’ємної організації дозволяє зменшити розрядність буферних регістрів, а також зменшити складність дешифраторів. Матриця комірок пам’яті має організацію mx(rxr), де r – це величина півслова, яка визначається дешифрацією півслова, тобто двійкового слова, розрядністю к/2.