3.Обобщенная структурная схема бортовой цвм и основные ее характери­стики

Несмотря на многообразие структур БЦВМ можно составить обобщенную структурную схему, содержащую все необходимые устройства. На рисунке показаны: память БЦВМ, со­стоящая из ОЗУ - оперативное запоминающее устройство и ПЗУ - постоянное запоминаю­щее устройство; процессор, состоящий из АЛУ - арифметическо-логическое устройство, УУ- устройство управления, РОН - регистры общего назначения; устройство ввода-выво­да, состоящее из ПИК- преобразователя на­пряжение в код и ПКН- преобразователя код в напряжение.

Устройство ввода - вывода служит для связи машины с объектом управления. Выполняет функцию преобразования входной информации из аналоговой формы в цифровую и вы­ходной информация из цифровой формы в аналоговую.

Оперативное запоминающее устройство-часть памяти БЦВМ, которая в процессе пе­реработки информации непосредственно взаимодействует с АЛУ. В ОЗУ производится как запись информации, так и считывание из него. Предназначено, главным образом, для хранения информации, поступающей от дат­чиков, а также промежуточных и конечных результатов вычислений.

Постоянное запоминающее устройство специфическая часть памяти БЦВМ. Особенность ее состоит в том, что информация записывается в ПЗУ при изготовлении не изменяется в условиях эксплуатации. В процессе работы БЦВМ из ПЗУ информация может только считываться. К неизменной информации относятся все про­граммы работы БЦВМ и используемые константы при реализации алгоритмов.

Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения арифметических и логических операций над числами, представленными в двоичном коде

Устройство управления обеспечивает прием и хранение команд, входящие в программу, расшифровку кода выполняемой операции и выработку всех необходимых сигналов управ­ления

Регистры общего назначения являются внутренней памятью процессора и используются как АЛУ, так и УУ. Позволяют увеличить быстродействие машины за счет существенно меньшего времени записи и считывания информации, реализовать дополнительные режи­мы работы и т.д.

4. Работа бцвм при реализации программ

БЦВМ, которая находится в контуре управления самолетом, реализует алгоритмы управ­ления и алгоритмы контроля состояния бортового оборудования. В самом общем смысле алгоритмом решения задачи принято называть последовательность арифметических и ло­гических операций над исходными данными и промежуточными результатами для получе­ния решения задачи. Алгоритмом определяются: характер операций, в какой последова­тельности их следует произвести, над какими данными БЦВМ воспринимает алгоритмы в виде программ, составленных из отдельных команд. Каждая команда предписывает опреде­ленное действие и указывает, над какими данными эти действия производятся. Команды, записанные в определенной последовательности, обеспечивают решение задачи.

Автоматическое управление процессом решения задачи достигается на основе принципа программного управления, лежащего в основе любой БЦВМ Другим важнейшим принци­пом является принцип хранимой в памяти программы. Согласно этому принципу програм­ма, представленная в цифровом виде, хранится в памяти наравне с числами. В команде, как правило, указываются не сами участвующие в операциях числа, а адреса ячеек оператив­ной (ОП) или постоянной памяти. Команды указывают также адрес ячейки ОП или соот­ветствующего регистра, куда помещается результат операции. Регистр- это специальная схема БЦВМ, куда могут записываться коды для их временного хранения.

Команды выполняются в порядке, соответствующем их расположению в последователь­ных ячейках памяти, кроме команд безусловного или условного перехода, изменяющих этот порядок соответственно безусловно или при выполнении некоторого условия. Усло­вия перехода определяются результатом выполнения предыдущей команды. Благодаря наличию команд условного перехода БЦВМ может автоматически изменять ход вычисли­тельного процесса и решать сложные логические задачи.

Перед решением задачи на БЦВМ программа, состоящая из команд, и исходные данные должны быть помещены в оперативную и постоянную память. Затем автоматически при помощи счетчика команд формируются адреса команд, которые выбираются из памяти и выполняются в соответствии с алгоритмом решения задачи. Адреса исходных данных фор­мируются с учетом адресной части выполняемой команды.

Рассмотрим на примере гипотетической машины, как выполняются команды и какой минимальный набор схем необходим для реализации программ. Пусть, например, необхо­димо вычислить R = (a + b-d)c при заданных численных значениях а, b, с и d. Про­грамму вычислений R можно представить следующей последовательностью операций: сложить число «а» и число «b»; 2) вычесть из суммы чисел «а» и «b» число с; 3) умно­жить выражение в скобках на число «с»; 4) сохранить полученный результат в памяти. В зависимости от системы команд программа решения этой задачи может выглядеть по разному. Примем одноадресную систему команд, т.е. каждая из команд содержит адрес одного числа. Одноадресная команда, представленная в цифровом коде, состоит из двух частей - кода операции и адреса операнда (числа, команды). При выполнении арифметической операции над двумя числами предполагается, что одно из чисел хранится в процессоре, а второе считывается из памяти по заданному адресу. Для решения поставленной задачи потребуются следующие команды:

• «загрузить» первый операнд из памяти в процессор; мнемоническое обозначение ко­манды LDA addr,

• «сложение» операнда в процессоре с операндом, адрес которого указан в команде; мнемоническое обозначение команды ADD addr;

• «вычитание» операнда, заданного командой, из операнда в процессоре; мнемоническое обозначение команды SUB addr;

«умножение» операнда, заданного командой на операнд в процессоре, мнемоническое обозначение команды MUL addr;

-«переслать» полученный результат в память по адресу, заданному командой; мнемони­ческое обозначение команды МОV addr,

-«остановка» выполнения программы ; мнемоническое обозначение команды HLT.

Последняя команда является безадресной.

Составим программу с использованием относительных адресов памяти и мнемонических обозначений команд.

В этих таблицах «х» - начальный адрес области памяти, где располагаются команды, а «у» - начальный адрес расположения операндов. Пусть х=20, а у=100. Кроме того, примем, что команды имеют следующие коды операций: LDA=05, ADD=06, SUB=16, MUL=03, MOV=01, HLT=00.

Тогда с учетом принятых обозначений сформируем схему выполнения команд, в которой представим оперативную память с размещенной в ней информацией с конкретными адреса­ми и процессор с необходимыми регистрами, счетчиками и другими схемами.

На рисунке показаны управляющие сигналы УС, под воздействием которых происходит передача информации между регистрами и другими схемами. Запуск программы осуществ­ляется сигналом «Пуск». Предварительно в счетчик команд (СчК) заносится адрес первой команды 020. По сигналу УС2 адрес команды записывается в регистр адреса (РгА), по сиг­налу УС1 адрес передается в память (ОН), по сигналу УСЗ считывается код команды и запи­сывается в регистр данных (РгД), а затем по УС6~в регистр команды. Содержимое счетчика команд автоматически увеличивается на I, тем самым формируется адрес следующей ко­манды. Код операции команды LDA=05 передается в устройство управления и синхронизации (УУ и С) процессора и «настраивает» его на выработку необходимой последовательности УС для выполнения операции загрузки операнда. Адресная часть команды 100 заносит­ся в регистр адреса (УС4), затем в ОП. Выбирается операнд «а» и через регистр данных (УСЗ) и АЛУ (УС 12) запоминается в регистре-аккумуляторе (Рг-Акк). На этом завершается цикл выполнения первой команды.

В следующем цикле будет выполнена вторая команда. Команда выбирается по адресу 021 из ОП аналогичным путем (УС2, УС1, УСЗ, УС6). Операционная часть команды КОП ADD=06 обеспечивает формирование УС в УУ и С, а адресная часть 101 используется для выборки операнда «b» из ОП. Операнд «а» поступает на один из входов АЛУ (УСЗ, УС 12), на другой вход АЛУ передается операнд «а» из Рг-Акк (УС8). В АЛУ происходит сложение операндов (УС9, УС 10), а сумма сохраняется в Рг-Акк. Аналогично выполняются команды «Вычитание» и «Умножение». К моменту выполнения команды «Пересылка» в счетчике ко­манд сформируется адрес команды 024. По этой команде результат решения задачи, нахо­дящийся, в Рг-Акк, будет записан в ОП по адресу 104 (УС7, УС11). Последняя команда в программе «Остановка» необходима для завершения решения задачи.

На схеме показан регистр состояния, в котором формируются после выполнения каждой команды признаки результата : <0, =0, >0 и др. Признаки результата могут использоваться в программах для изменения последовательности выполнения команд. В этом случае исполь­зуются команды условного перехода, где условием являются полученные признаки резуль­тата. При выполнении таких команд адрес следующей команды заносится непосредственно изРгК вСчК (УС5).