Бақылау сұрақтары:
1. БЛБ-на анықтама берініздер.
2. БЛБ-ның негізгі элементтері.
3. БЛБ-ның жіктелуі.
4. БЛБ-ның логикалық, физикалық,бағдарламалық құрылымы.
5-дәрістің тақырыбы: МҮ-нің ЕНГІЗУ-ШЫҒАРУ ІШКІ ЖҮЙЕЛЕРІНІҢ ҰЙЫМДАСТЫРЫЛУЫ.
Тақырыптың мазмұны: Кіріс-шығыс ішкі жүйесінің құрамы. МҮЖ мен НБҚ-ның ұйымдастырылуы. Кіріс-шығыс модульдерінің құрамы. Кедергілер. Аналогты дабылдардың кіріс-шығыс ішкі жүйелері. АСТ(АЦП)-тің түрлері және метрологиялық сипаттамалары. Кіріс стандартты аналогты дабылдардың қосылу сұлбасы. Терможұптың кіріс дабылдарының қосылу сұлбасы. Кедергі термометрінің кіріс дабылдарының қосылу сұлбасы. Шығыс аналогты дабылдардың қосылу сұлбасы. Дискретті дабылдардың кіріс-шығыс ішкі жүйелері. Стандартты дискретті дабылдардың қосылу сұлбасы. Сандық-импульстік дабылдардың қосылу сұлбасы.Жиіліктік дабылдардың қосылу сұлбасы. Шығыс дискретті дабылдардың қосылу сұлбасы . Бөлінген НБҚ.
МҮ-жүйесінің шалғай құрылғысы(ШҚ).МҮ-жүйесінің шалғай құрылғыларының құрамы 5.1 –суретте көрсетілген. ШҚ-ның номенклатурасы шартты түрде екі топқа бөлінген. Олар: ортақ тағайындалудағы ақпараттарды енгізу–шығару құрылғылар тобы және мамандандырылған құрылғылар тобы.
Ортақ тағайындалуға арналған енгізу-шығару құрылғысы(ЕШҚ) – мөлтікүрдісшілік жүйелерді басқаруда ғана емес, сонымен қатар, ЭЕМ-нан ақпараттарды өңдеу жүйелерінде, есептеу жүйелерінде де қолданылады. Оларға есептеу жүйелерінің ақпараттарды енгізуде стандартты құрылғылар(пернелік құрылғылар, телетайп, перфоленттен,дисктен енгізу жүйесі), баспа құрылғылары түріндегі ақпараттарды шығару құрылғылары(телетайп, электрлік баспа машинасы — ЭЕМ), АСТҚ, ақпараттың бейнесін көрсету құрылғылары(ЭЛТ дисплейлер, сандық жетісегментті түсті индикатор). Мамандандырылған құрылғылар негізінде басқарудың технологиялық нысаны мен оперативті персоналдың МҮ-мен байланыстыратын құрылғыларынан тұратын болғандықтан ТҮАБЖ-не тән.
5.1-сурет.МҮ-жүйесінің шалғай құрылғыларының құрамы.
Шалғай құрылғылардың негізгі түрлері. Жаңа үлгідегі ЭЕМ-ның құрамына қызмет етуі, әрекет ету мақсаты бойынша, шалғай құрылғылардың сипаттамалары бойынша кіреді. Шалғай құрылғылардың тағайындалуы бойынша екі топқа бөлуге болады:
1) үлкен көлемдегі ақпараттарды сақтауға арналған сыртқы сақтау құрығысы;
2) ЭЕМ-нан енгізу-шығару, тіркеу, бейнелеу жолдарымен машинаны сыртқы ортамен байланысын қамтамасыз ететін енгізу-шығару құрылғысы.
Енгізу құрылғысымен машинаға деректер мен бағдарламаларды енгізуге болады. Шығару құрылғысы ЭЕМ-нан деректердің өңделу нәтижесімен олардың тіркелуін, бейнеленуін шығару қызметін атқарады.
Ақпараттарды енгізу құрылғысының түрлері:
1) Қолмен енгізу: басқару пультінің пернетақтасы .
2) Жартылай автоматты түрде енгізу: дисплейдің пернетақтасы, тышқан, түсті қаламыш, сканер, планшет, джойстик, перфолентті енгізу құрылғысы, магнитті тасымалдаушыдан енгізу құрылғылары.
3) Автоматты түрде енгізу: оқи алатын автоматтар, сөйлеу анализаторлары, байланыс каналдарымен енгізу құрылғылары, аналогты-сандық түрлендіргіштер, телетайптар.
Ақпараттарды шығару құрылғыларының түрлері:
1) Машиналық тасымалдаушылардағы тіркеу құрылғылары: перфораторлар, магнитті тасымалдаушыларға жазу құрылғысы.
2) Тіркеу құрылғысы: таңбалы генерациялайтын (АСТҚ) және графикалық .
3) Бейнені көру құрылғысы: дисплейлер мен индикаторлар.
4) Жіберу құрылғысы: кодтаушы құрылғы, сандық-аналогты түрлендіргіштер, модемдер, телетайптар.
Сыртқы жадта сақтағыш құрылғылардың негізгі сипаттамалары. Сыртқы жадта сақтау құрылғыларының негізгі сипаттамаларының бірі болып,сақталатын ақпараттың жалпы көлемі немесе сыртқы есте сақтау құрылғысының әдетте байтпен өлшенетін сыйымдылығы жатады. Оперативтік жадының жылдам әрекет етуінде үлкен айырмашылық болуынан және сыртқы жадта сақтау құрылғысының сыртқы жадыға қатысы, ЭЕМ-ның өнімділігіне кері әсерін тигізеді. Сондықтан сыртқы есте сақтау құрылғысының жылдам әрекет етуі сыйымдылық сияқты көрсеткіштен маңызы кем емес. Жапы жағдайда сыртқы есте сақтау құрылғысымен жұмыс істеуде келесі екі үрдістер орындалуы тиіс:
1) Сыртқы жадта сақтау құрылғысына қол жетімді болу- СЕҚ енуі – тасымалдаушының аумағына есептейтін және ақпаратты жазатын құрылғыны орнату қажет;
2) Сыртқы жадта сақтау құрылғысынан оперативтік жадыға ақпараттарды жіберу және шығару немесе сыртқы есте сақтау құрылғысының жадысынан тасымалдағышқа ақпараттарды жіберу.
Бұйрықтардың түрлері. Бұйрықтарды құрамындағы адрестеріне сәйкес келесі түрлерге бөлуге болады:
Жадыға қолданылатын бұйрықтар. Бұйрықта нұсқалған амалдар оперативті есте сақтайтын құрылғының анықталған орнының құрамына жатады, яғни бұйрықтар оперативтік жадының ұяшықтарының адрестерін көрсетеді.
Тіркеушіге қатысты бұйрықтар. Амалды орындау үшін оперативті есте сақтау құрылғысының адрестелуі қажет емес. Амалдар тіркеушіде сақталатын операндамен орындалады.
ЕШҚ-на қатысты бұйрықтар. Бұл бұйрықтар мөлтікүрдісші мен Шалғай құрылғылардың арасында ақпарат алмасуды қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, орындалуға тиісті амалдардың түрлері бойынша топтарға жіктейді:
Деректерді қайта жіберу бұйрықтары. Бұл топқа оперативті есте сақтайтын құрылғыдан аккумулятор мен АЛҚ-дың басқада жұмыс істейтін тіркеушілеріне ақпараттарды қайта жіберу бұйрықтары жатады. Бұл бұйрықтар жіберу бағытын, көзін және ақпараттарды қабылдағыштарды көрсету қажет;
Арифметикалық және логикалық бұйрықтар. Бұл амалдар екі операндаларға орындалады. Бұйрықтар амалдарды, деректер көзін, амалдар нәтижесінің адрестерін беріп отыру керек. Бір операнд оперативті есте сақтайтын құрылғысында, ал келесісі аккумуляторда сақталады. Амалдар орындалғаннан кейін көздің құрамы өзгермей, ал аккумуляторда орындалған амалдың нәтижесі сақталады.
Басқару бұйрықтары. Берілген бұйрықтар бағдарламаның бұтақтану механизмін орындайды. Басқару бұйрықтары бұтақтану жүретін бағдарламаның анықталған нүктесінде есептеу нәтижелерін тексереді.
Жүйелік бұйрықтар – жүйелік шақырулар, виртуалды жадының басқару бұйрықтары және т.б.
Нүктелік амалдар. Бұл амалдар заттық сандармен қосу, азайту, көбейту, бөлуді орындайды.
Ондық амалдар – “+”, “-“, "*”, “/”, пішімдерді түрлендіру және т.б.
Ары қарай кітаптан көріңіздер.
Адрестер генерациясына блоктау қою. Егер бұйрық қандай да бір тіркеушіні қабылдағыш-операнда ретінде, ал келесісі (бағдарламаның мәтіні емес, конвейері бойынша) сол тіркегішті адрестеу үшін қолданса, адрестің генерациясының (D 2) кезеңінде блоктау пайда болады (Address Generation Interlock-AGI ). Расында да, егер бірінші бұйрық (ЕХ) кезеңінде, ал екіншісі (D2) кезеңінде болып және сызықтық адресті табу мүмкін емес, себебі, бірінші бұйрық алі нәтижені алмаған. Бұл жағдайда (D2) кезеңінде қосымша такт енгізіледі. Екінші бұйрық адресті генерациялауға, бірінші бұйрық (WB) кезеңіне жеткенде орындайды.
Бұтақтардың динамикалық өсуіне Branch Target Buffer – ВТВ деп аталатын құрылғы қолданылады. Ол алдыңғы өтулерде жасалған ақпараттар сақталатын кэш – жады болып табылады. Жады таңдалатын бұйрық орындалғанда оның адресі ВТВ арқылы көрсетіліп, келесі бұйрықтың алдын ала таңдау құрылғысына береді.
ВТВ келесі мақсат бойынша жұмыс істейді:
егер ВТВ-да бұйрықтардың адресі болмаса, алдын ала таңдау келесі адрес бойынша жалғасады;
егер бұйрықтардың адресі ВТВ-да болып және өтулер орындалды деп есептесек, онда тағы бір артық тактты талап етеді;
ВТВ 4-биттік өтулерді сақтайды.
Мөлтікүрдісшінің жүйелік бұйрықтарының сипаттамасы. Бұйрықтар жүйесі – бұл берілген мөлтікүрдісшіге рұқсат етілген басқаратын кодтар мен деректерді адрестеудің тәсілдерінің жиынтығы. Бұйрықтар жүйесі бұйрықтарды қайта шифрлеу аппараттық құрылымды топтамалармен анықталып, мөлтікүрдісшілердің басқа түріне(бірақ сәйкестікке байланысты «төменнен жоғарыға» мөлтікүрдісшілердің серияларының шеңберінде, мысалға, i80x86 сериясында ) ығыса алмайтын болғандықтан нақты мөлтікүрдісшінің түрімен байланысты. Физикалық көз қараста есептегіштің жадысында орналастырылған бұйрықтардың коды екілік кодтағы қарапайым деректерден айырмашылығы жоқ. Нақты екілік код мөлтікүрдісшімен бұйрық ретінде қабылданып және өңделеді, егер де мөлтікүрдісшіге ол бұйрықтар кодын оқу фазасына жеткен кезде. Логикалық тұрғыдан қарағанда бұйрықтың екілік кодында түрлі қызметтік тағайындалулары бар разрядтардың тобы – аумақ - болады(5.2-сурет).
5.2-сурет. Бұйрықтар пішімінің типтік құрылысы:
1 – көлемі 1 немесе 2байт тұратын амалдардың кодының аумағы; 2 – көлемі 1-4 байттан тұратын бұйрықтың адрестік бөлімінің (АБ)аумағы.
3.3-суретте бұйрықтың форматындағы екі негізгі аумағы көрсетілген:
ААК- операндалар адрестер тапсырмаларының пішінін анықтайтын мөлтікүрдісшіге нақты іс-әрекеттерді орындауды нұсқайтын(қайта жіберу, қосу және т.б.) амалдар коды-екілік код;
АБ –өзі операндалар адресі, операндалар мәні, келесі орындалатын бұйрықтың адресін(өту адресі, басқаруды беру) болатын адрестік бөлім-екілік сан. Сәйкесінше, бұйрықтардың пішімі – бұл саны, өлшемі және аумақтарының тағайындалуы сияқты сипаттамаларының жиынтығы.
Бағдарламалау тілі Ассемблер деп аталатын нақты мөлтікүрдісшінің бұйрықтар жүйесіне максималды түрде жақындатылған. Бұл тілде МҮ-нің әрбір бұйрығының коды бұйрықтың қысқа әріптік атауы - анықталған мнемоникаға сәйкестендірілген. Мысалы:
Деректерді қайта жіберу – MOV (ағылш. move)
Қосу – ADD
Бағдарлама бойынша ауысу – JMP (ағылш. jump) және т.б.
Бағдарламалаушыға бұйрықтар жүйесі есептеуді жүргізуге және есептеу үрдісінің жолын басқаруда қажеттілігі аз бұйрықтардың жиыны ретінде көрінеді. Бұйрықтар жүйесіне дәстүрлі түрде төмендегідей торттар кіреді:
· деректерді қайта жіберу (тіркеуші -тіркеуші, тіркеуші-жады, жады-тіркеуші, жады-жады сияқты спецификалық бұйрықтар);қайта жіберудің барлық бұйрықтары деректерді ұяшық-көздерінен ұяшық- қабылдағышқа көшіруді орындайды;
· арифметикалық амалдар(+, –, *, : );
· логикалық амалдар (and, or, xor, not) және ығысу амалдары;
· енгізу-шығару – енгізу-шығару адрестік кеңістігінде орналастырылған мөлтікүрдісші мен енгізу-шығару құрылғысының арасында деректермен алмасудың спецификалық бұйрықтары;
· басқаруды беру – бұл бұйрықтарды орындауда мөлтікүрдісші қазіргі орындалатын бұйрықтың адрестік бөлімінен алынған PC бұйрықтар есептегішіне келесі бұйрықтың адресін жазып отырады;
· арнайы – тоқтау, үзілістерді басқару, энергияны төмендетілген тәртіппен басқару және т.б.
Адрестеу әдістері – бұл үрдісшімен операндалар адресін алу немесе бұйрықтың адрестік бөлімінен ақпарат негізінде ауысу. Адрестеудің төмендегідей негізгі тәсілдерін ажыратуға болады:
· тура – операнда адресі немесе ауысу бұйрықтың АБ-де тұрады;
· нақты – бұйрықтың АБ-де операнда мәні сақталады;
· тіркегіштік – бұйрықтардың кодында операндалардың көзі немесе нәтиженің қабылдағышы болатын мөлтікүрдісшінің бір немесе екі тіркеушісінің нұсқаулары сақталады;
· жанама-тіркегіштік – бұйрықтар кодында операндада сақталатын бұйрықтың орындалуы барысында мөлтікүрдісшімен жадының ұяшықтары ретінде интерпретацияланатын мөлтікүрдісшінің қандай да бір тіркеушісінің нұсқаулары болады;
· жанама базалық (кейде индексты) – операнданың адресі бұйрықта немесе екі тіркеушінің құрамының қосындысы берілетін орын ауыстыру(сандар) мен бір тіркеушінің құрамының қосындысы түрінде мөлтікүрдісшімен орындалу барысында құрылады. Осыған орай, адрестеу базалық немесе индекстік түрі жанама адрестеудің бір түрі болып табылады.
Нұсқаулық деп аталатын жанама адрестеуде қолдануға болатын тіркеушілер: олар операндада сақталатын жадының ұяшығын “нұсқайды”. Жанама адрестеуді қолдану әмбебап, жеңіл қайта түзетілетін («орын ауыстыру» термині қолданылады) және орны бойынша тәуелсіз бағдарламаларды құруға тиімді. Тура адрестеуді қолдану жадының нақты бір ұяшығына бағдарламаны тәуелді етіп, түрлі жобаларда оның қолдану мүмкіндігі тарылады. Жанама адрестеудің маңызды ерекшелігі болып, операнданың адресі бағдарламаның орындалуы үрдісінде құрылу(тура адрестеуді қолданған кезде операндалардың барлық адрестері бағдарлама мәтінін жазуда көрсетіліп анықталуы тиіс) тиіс.
Арестердің негізгі тәсілдерінің орындалуы сұлбалық түрде 3.4-суретте көрсетілген.
Жанама адрестеудің бір түрі болып SP тіркеушісінің құрамын қолданатын стектік адрестеу табылады. Сонымен қатар, деректерге ену үрдісінде SP тіркеушісінің құрамы автокему мен автокөбею орындалады. Стектік адрестеу толығырақ кейін қарастырылады.
Бағдарламаның орын ауыстыруын қамтамасыз ету үшін басқаруды беру бұйрықтарында нақты адрестеу қолданылады. Алайда, бұйрықтың адрестік бөлімінде ауысудың абсолютті адрестері емес, тек бұйрық есептегішінің қазіргі мәнінің талап етілген бұйрықтың адресіне дейін орын ауыстыруы сақталады. Ауысудың толық адресі бұйрықтың орындалу барысында мөлтікүрдісшімен есептеледі. Нақты адрестеуді қолдану бағдарламаның көлемін азайту мүмкіндігін береді.
5.3-сурет. Деректерді адрестеудің негізгі тәсілдерінің орындалу сұлбасы.
Әдебиеттер: 1нег.[1, 2, 3];2қос. [8]