-
Организация процессора и основной памяти вм
В разделе идет речь о машинах с контроллерным управлением, в которых порядок выполнения команд явно задается программой. Машины с потоковым управлением и машины с запросным управлением (редукционные) в данном курсе не рассматриваются.
Процессор выполняет две функции:
- обработка данных в соответствии с заданной программой;
- управление всеми устройствами машины.
Управление в соответствии с заданной программой представляется в виде последовательности команд, представленных в цифровой форме (кодированных). Структура каждой команды состоит из двух частей: операционной и адресной. Операционная часть задает код операции и режим ее выполнения. Адресная часть содержит сведения о размещении операндов (входные данные и результат операции) в виде:
- непосредственно самих значений данных;
- адресов расположения данных в памяти;
- сведений для определения адресов размещения данных в памяти.
Формирование исполнительного адреса – этап перехода от сведений об адресе к самому адресу. В адресной части могут быть сведения об отсутствии операндов (нуль-адресная или безадресная команда ) и адресации от одного (одноадресная команда) до трех операндов (трехадресная команда).
3.1. Типовая структура процессора и основной памяти
Типовая структура центральной части ВМ – процессора и основной памяти представлена на рис. 3.1.
А
Д
У
Операционная часть {j} Управляющая часть {i} Память
АЛУ Внутренние Рг РАП
{У j } {Уi}
РОНы Рг СС РДП
ПСч Накопитель
Рг команд Контроллер памяти
Рг УиС
ДешКОПиРА
ФормировательУС
ЦП ГТ
Рис. 3.1
На схеме, показанной на рис. 3.1, использованы следующие компоненты процессора и памяти:
-
АЛУ – арифметико-логическое устройство выполняет операции по обработке данных;
-
РОНы – регистры общего назначения (от 8 до нескольких сотен штук) – сверхбыстрая память малой емкости для хранения операндов;
-
Рг СС – регистр слова состояния. Содержит текущее состояние процессора, в который входит уровень приоритета текущей программы, биты условий {j}завершения последней команды, режим обработки текущей команды. Возможны следующие режимы обработки (в порядке возрастания уровня приоритета):
- User Mode – режим пользователя; в этом режиме не могут выполнятся системные команды (команды изменения состояния процессора и команды ввода-вывода);
- SuperVisor Mode – режим супервизора; обеспечивается выполнение всех команд ввода- вывода;
- Kernel Mode – режим ядра; в нем возможно выполнение всех команд процессора;
-
ПСч – программный счетчик. Содержит адрес текущей команды и автоматически наращивается для подготовки адреса следующей команды (исключение составляет команда перехода);
-
Рг Команд – регистр команд. Содержит код исполняемой в данный момент команды;
-
ДешКОПиРА – дешифратор кода операции и режимов адресации;
-
Формирователь УС – формирователь управляющих сигналов { Уi };
-
РАП - регистр адреса памяти; РДП - регистр данных памяти;
-
Рг УиС – регистр управления и состояния контроллера памяти.