Алу мп. Назначение, функции, основные технические характеристики.
АЛУ обязательно входит в состав микропроцессора. Выполняемые в АЛУ операции делятся на следующие группы:
операции двоичной арифметики над числами с фиксированной и плавающей запятой,
операции десятичной арифметики,
специальные арифметические операции:
нормализация,
арифметический сдвиг (сдвиг только цифровых разрядов, знаковый разряд не сдвигается),
логический сдвиг (сдвиг знака вместе с цифровыми разрядами),
логические операции.
Характеристики АЛУ:
разрядность,
состав операций,
форматы обрабатываемых данных,
способ построения и функционирования,
быстродействие,
надежность.
Классификация АЛУ:
По способу обработки операндов:
последовательные,
параллельные,
По способу организации:
синхронные,
асинхронные,
По характеру использования элементов и узлов:
блочные,
многофункциональные.
БМУ – блок местного управления
Рисунок - Обобщенная структурная схема АЛУ
Блок регистров предназначен для приема и размещения операндов и результатов. Арифметико-логический блок выполняет операции преобразования операндов. Схема контроля используется для контроля и диагностики ошибок. БМУ формирует управляющие сигналы, координирующие взаимодействие всех блоков АЛУ между собой.
Алгоритм операций АЛУ включает определенную последовательность элементарных действий (микроопераций). Основные микрооперации АЛУ:
прием кода операнда,
преобразование кода операции,
суммирование кодов операндов,
сдвиг кода операнда,
выдача кода результата.
Для выполнения перечисленных действий АЛУ должно содержать следующие функциональные узлы:
регистры для хранения кодов операндов на время выполнения действий над ними,
сдвигатели для выполнения сдвигов вправо/ влево на требуемое число разрядов,
преобразователи для преобразования прямого кода числа в обратный и дополнительный,
сумматор.
В блочных АЛУ все операции по преобразованию информации выполняются отдельными блоками. В многофункциональных АЛУ операции для всех форм представления чисел выполняются одними и теми же схемами, которые коммутируются нужным образом в зависимости от требуемого режима работы. Например, действия сдвига и преобразования кода могут выполняться не только специализированными устройствами, но и с помощью дополнительных связей регистров и сумматоров.
Устройства управления мп. Понятия микропрограмм, микрокоманд и микроопераций.
Функциональное описание цифровых ЭВМ основано на иерархии машинных операций от нулевого уровня (микроопераций) до операций высокого порядка (процедур и задач).
ПРОГРАММА
команда
МИКРОПРОГРАММА
МИКРОКОМАНДА
МИКРООПЕРАЦИЯ
Устройство управления микроЭВМ реализует функции управления ходом вычислительного процесса, обеспечивая автоматическое выполнение команд программы. Программа представляет собой последовательность команд, выполнение которых приводит к решению задачи. Команда определяет операцию, которую выполняет микропроцессор над данными. Различают следующие группы команд:
команды передачи данных,
команды ввода/ вывода,
команды обработки информации (арифметические, логические, сдвиг, сравнение),
команды управления порядком выполнения программы (переход, вызов подпрограмм, прерывания),
команды задания режимов работы микропроцессора.
Длина формата команды определяет скорость выполнения команды и зависит от способа адресации операндов. Способ адресации – это способ формирования адреса операнда по адресному коду команды. Существуют следующие способы адресации:
непосредственная – в адресном поле команды содержится непосредственно сам операнд
КОП |
Непосредственный операнд |
Когда операндом является число, оно обычно представляется в дополнительном коде. Этот способ адресации может применяться при выполнении арифметических операций, операций сравнения, а также для загрузки констант в регистры.
прямая – адресный код команды указывает номер ячейки памяти, к которой производится обращение
КОП |
Адрес операнда в ОП |
-
о
перанд
ОП
регистровая - адресный код команды указывает на регистр микропроцессора
КОП |
Имя РОН |
-
о перанд
РОН
косвенная - адресный код команды указывает на регистр микропроцессора, хранящий адрес операнда в оперативной памяти
КОП |
Имя РОН |
|
ОП |
||
|---|---|---|---|
|
|
||
|
а
|
||
|
|
||
|
|
||
|
|
||
|
|
||
|
|
||
дрес
в ОП
|
|
операнд |
|
