Лекция 5 Функциональная организация

фон-неймановской ЭВМ

План

1. Функциональная схема фон-неймановской ЭВМ.

2. Рабочий цикл процессора.

1. Функциональная схема фон-неймановской эвм

Чтобы получить более детальное представление о структуре и функциях устройств ВМ, обратимся к схеме гипотетической машины с аккумуляторной ар­хитектурой (рис. 5.1).

Устройство управления

Основная функция устройства управления (УУ) – организация автома­тического выполнения программ и функционирования ВМ как единой системы. Устройство управления состоит из следующих основных блоков:

- счетчик команд; - регистр данных памяти;

- регистр команд; - дешифратор кода операции;

- указатель стека; - микропрограммный автомат.

- регистр адреса памяти;

Счетчик команд

Счетчик команд (СК) – это двоичный счетчик, в котором хранится и мо­дифицируется адрес очередной команды программы. Он обеспечивает реализацию ППУ. Перед началом вычислений в СК заносится адрес ячейки основной памяти, где хранится команда, которая дол­жна быть выполнена первой. Для изменения естественного порядка вычислений (перехода в иную точку программы) в СК заносят адрес точки перехода.

Регистр команды

В регистре команды (РК) хранится команда, выполняемая процессором в данный момент. Этап извлечения команды из памяти и размещения ее в РК носит название выборки команды. В РК команда хранится в течение всего времени ее выполнения.

Указатель стека

Указатель стека (УС) - это регистр, где хранится адрес вершины стека.

При выполнении операции занесения в стек (push) содержимое УС с помощью сигнала -1УС сначала уменьшается на единицу, после чего используется в качестве адреса, по которому производится запись. Соответствую­щая ячейка становится новой вершиной стека. Считывание из стека (операция рор) происходит из ячейки, на которую указывает текущий адрес в УС, после чего со­держимое указателя стека сигналом +1УС увеличивается на единицу.

Регистр адреса памяти

Регистр адреса памяти (РАП) предназначен для хранения адреса ячейки основ­ной памяти вплоть до завершения операции (считывание или запись) с этой ячейкой.

Регистр данных памяти

В регистр данных памяти (РДП) при чтении заносится содержимое ячейки ОП, а при записи – помещается информация, подлежащая сохранению в ячейке ОП. Момент считывания и записи в ячейку определяется сигналами ЧтЗУ и ЗпЗУ соответственно.

Дешифратор кода операции

Дешифратор кода операции (ДКОп) преобразует код операции в форму, требуе­мую, для работы микропрограммного автомата (МПА).

Микропрограммный автомат

Микропрограммный автомат (МПА) формирует последовательность сигналов уп­равления, в соответствии с которыми производятся все действия, необходимые для выборки из памяти и выполнения команд. Это центральный узел ус­тройства управления.