§ 4.1 Классификация алу. Его назначение.

АЛУ классифицируется по нескольким признакам:

• по способу действия над операндами:

а) последовательные – операнды представлены в последовательном коде и операции над ними выполняются разряд за разрядом

б) параллельные – операнды представлены в параллельном коде и операции выполняются одновременно со всеми разрядами

• по способу представления чисел:

а) АЛУ для чисел с фиксированной точкой

б) АЛУ для чисел с плавающей точкой

в) АЛУ для операций над десятичными числами

• по характеру использования блоков АЛУ:

а) блочные – операции над числами с фиксированной и плавающей точкой, над десятичными числами и алфавитно-цифровыми полями выполняются в отдельных специализированных блоках (эти АЛУ – быстродействующие, т.к. блоки могут работать параллельно)

б) многофункциональные – все операции выполняются одними и теми же блоками, которые коммутируются нужным образом

АЛУ управляются управляющими сигналами, которые инициируют выполнение определенных операций. Последовательность управляющих сигналов определяется кодом операции и осведомительными сигналами из АЛУ (из RG признаков).

Проектирование АЛУ состоит в:

а) в выборе кодов для представления данных

б) в определении алгоритмов выполнения операций

в) в выборе структур операционных блоков и набора микроопераций, реализуемых в них

г) в объединении блоков в один многофункциональный узел АЛУ

§ 4.2 Языки описания вычитаемых устройств.

ЭВМ – одна из самых сложных технических систем. Описание структуры функционирования которой производится на разных уровнях детализации.

Потребность в таких формализованных средствах описания диктуется не только задачами изучения системы, но и потребностями современной методологии проектирования ЭВМ, а именно: моделирование проектных решений, автоматизация конструирования и т.д.

Для формализованного описания используются различные языки описания:

Уровень рассмотрения	Язык формализованного описания
Электронные схемы	Дифференциальные уравнения для токов и напряжений в схемах
Комбинационные логические схемы	Булевы функции
Операционные узлы (например, сумматоры), узлы памяти, блоки управления и т.д.	Язык микроопераций
Функционирование ЭВМ	Языки машинных команд (уровень – двоичный код) (Assembler)
Вычислительный процесс	Алгоритмические языки (Fortran, Pascal и т.д.)
Функционирование вычислительной системы в условиях воздействия случайных факторов	Языки моделирования дискретных систем и т.д. (языки типа GPSS)

Рассматриваем, в основном, узлы, поэтому следует использовать язык микроопераций, который иногда еще называют регистровым языком или языком регистровых передач.

Описание слов, регистров, шин содержит идентификатор – это произвольная последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы.

Разрядный указатель номеров разрядов, например, слово x₁₅ [0n], где 0n – разряды α₀,α₁,...α_n-1.

Регистр команды:

0 7	8 19	20 31
КОП	А1	А2

КОП- код команды

А1, А2 – адреса размещения операндов

РгК [031] – формальное представление на языке микроопераций команды

РгК [07] или Рг[КОП] – описание первого поля команды

РгК [019] или Рг[А1] – описание первого адреса

Шина данных: Ши [031]

Массив данных или память: ОП2 [0r-1,0n-1] – второй модуль памяти содержит r n-разрядных слов, в этом модуле j-ая строка может быть описана так:

ОП2 [j,0n-1]

аналогично может быть описан k-ый столбец:

ОП2 [0r-1, k]

Элементарную операцию, выполняемую за один тактовый интервал времени, мы будем называть микрооперацией.

В некоторые тактовые интервалы под действием нескольких управляющих сигналов параллельно могут выполняться несколько микроопераций, такая их совокупность называется микрокомандой.

Последовательность микрокоманд, обеспечивающая выполнение операции (например, сложение двух чисел), называется микропрограммой операции.

Микрооперация – это преобразование над одним или несколькими операндами; она может быть одноместной или многоместной, описывается микрооператором и сопровождается его меткой.

метка формула микрооператора

Пример: G: РгА[kk+l] := РгВ[mm+l]*РгС[nn+l]

знак присвоения микрооператор вид операции

Аналогично описание микрокоманды, представляющее собой метку и разделенную запятыми последовательность микрооператоров.

Обычно даже простые операции выполняются за несколько тактов.

Например: микрокоманда «принять адрес в регистр адреса»:

1-ый такт: Уст0 РгА : РгА:=0

2-ой такт: ПрА2 : РгА:=РгК[A2]

Микропрограмма может быть изображена в виде графа, в котором вершины соответствуют микрокомандам.