Операционные устройства с магистральной структурой

В ОПУ с магистральной структурой все внутренние регистры объединены в от-

дельный узел регистров общего назначения (РОН)', а все комбинационные схе-

мы—в операционный блок (ОПБ), который зачастую ассоциируют с термином

«арифметико-логическое устройство».

Операционный блок и узел регистров сообщаются между собой с помощью

магистралей — отсюда и название «магистральное ОПУ».

Пример магистрального ОПУ представлен на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Магистральное операционное устройство

В состав узла РОН здесь входят N регистров общего назначения, подключае-

мых к магистралям А и В через мультиплексоры MUX А и MUX В. Каждый из мульти-

плексоров является управляемым коммутатором, соединяющим выход одного из РОН с соответствующей магистралью. Номер подключаемого регистра определяется адресом а или Ь, подаваемым на адресные входы мультиплексора из устройства управления.

---------------------

В операционных устройствах для обработки чисел с плавающей запятой вместо РОН часто используется отдельный узел регистров с плавающей занятой.

332

По магистралям А к В операнды поступают на входы операционного блоки, к которым подключается комбинационная схема, реализующая требуемую микрооперацию (по сигналу управления из УУ). Таким образом, любая микрооперация ОПБ может быть выполнена над содержимым любых регистров ОПУ. Результат микрооперации по магистрали С заносится через демультпплексор DMX С и конкретный регистр узла РОН. Демультиплексор представляет собой управляемый коммутатор, имеющий один информационный вход и N информационных выходов.

Вход подключается к выходу с заданным адресом с, который поступает на адресные входы DMX С из УУ.

Моделью 0ПУ с магистральной структурой является М-автомат. М-автоматом

называется модель ОПУ, построенная па основе принципа объединения комбинационных схем и реализующая а каждом такте только одну микрооперацию. Синтез М-автоматов рассматривается и [22].

Используя обозначения, введенные в предыдущем разделе, выражение для оценки аппаратных затрат на магистральное ОПУ можно записать в следующем виде:

где первое слагаемоеопределяет затраты на N регистров, второе — затраты на связи узла РОН и ОПБ, а третье — суммарную цену ОПБ.

Из сопоставления выражении для затрат следует, что магистральная структура экономичнее жесткойструктуры, если

где — количество микроопераций, реализуемых ОПУ с жесткой структурой.

С учетом последнего неравенства можно сформулировать следующее сильней

условие экономичности магистральных структур:

M>N + K.

Затраты времени на сложение в магистральных ОПУ больше, чем в ОПУ с жесткой структурой:

где tмих - задержкана подключение операндов из РОН к ОПБ; t_DMX — задержи

на подключение результата к РОН.

Основным достоинством магистральных ОПУ является высокая универсальность и регулярность структуры, что облегчает их реализацию на кристаллах ИС. Вообще говоря, магистральная структура ОПУ в современных ВМ является превалирующей.