- •1. Неймановская структура эвм. Устройство управления с "жесткой логикой" и программируемой логикой и их влияние на структуру эвм и систем.
- •2. Типы интерфейсов. Правила для разработчиков интерфейса.
- •3. Системы счисления, используемые в информационных системах и их особенности. Выбор оптимальной системы счисления для эвм и информационных систем.
- •4. Правило перевода целых и дробных чисел из одной позиционной системы счисления в другую.
- •5. Форма и диапазон представления чисел с плавающей запятой в информационных системах
- •6. Форма и диапазон представления чисел с фиксированной запятой в информационных системах
- •7. Влияние основания системы счисления на диапазон представления чисел в эвм и информационных системах
- •9. Кодирование двоичных чисел при выполнении арифметических операций. Пк и ок. Выполнение в них алгебраического сложения чисел.
- •10.Дополнительный код. Выполнение алгебраического сложения чисел.
- •11. Сложение двоичных чисел, представленных в форме с плавающей запятой.
- •12. Переполнение разрядной сетки при выполнении алгебраического сложения в обратном и дополнительном кодах.
- •13. Методы обнаружения переполнения разрядной сетки. Модифицированные обратный и дополнительный коды.
- •14. Логические основы эвм и систем. Понятие логической комбинационной схемы и цифрового автомата.
- •15. Основные законы и задачи алгебры логики.
- •16. Способы задания переключательных функций. Понятие о функционально полных наборах переключательных функций.
- •17. Методы минимизации переключательных функций в базисе и-не; или-не; и, или, не.
- •18. Минимизация переключательных функций методом уменьшения числа инверсий.
- •19. Синхронные и асинхронные триггерные схемы
- •20. Применение триггерных схем для подавления дребезга контактов.
- •22. Операционные узлы эвм. Двоичные счетчики с коэффициентом пересчета кратным степени 2.
- •23.Операционные узлы эвм. Двоичные счетчики с коэффициентом пересчета не кратным степени 2 (с произвольным модулем).
- •24.Операционные узлы эвм. Регистры памяти (накопительные).
- •25.Операционные узлы эвм. Регистры сдвига.
- •26. Операционные узлы эвм. Регистры реверсивные.
- •27. Синхронные двоичные счетчики с параллельным переносом.
- •28.Структура буферного (сверхоперативного) запоминающего устройства с прямой адресацией
- •29. Линейные и многоступенчатые дешифраторы.
- •30. Шифраторы (кодеры).
- •31.32.Мультиплексоры.
- •33. Демультиплексор.
- •34. Постоянные запоминающие устройства матричного и программируемого пользователем типа, их назначение и структура.
- •35. Синтез сумматора на 3 входа (полного сумматора) в базисе и-или-не.
- •36. Структурная организация эвм. Организация связи между блоками эвм. Типы интерфейсов.
- •37. Двоичный сумматор накапливающего типа
- •38. Десятичный сумматор.
- •39. Многоразрядные последовательные и параллельные сумматоры.
- •40. Вычисления логических условий.
- •41. Схемы сравнения слов на равенство и неравенство.
- •43. Принципы построения микропрограммных автоматов с "жесткой логикой". Абстрактная и структурная модели цифровых автоматов.
- •44. Способы задания цифровых автоматов. Автоматы Мили и Мура.
- •45. Система прерывания с циклическим опросом.
- •46. Канонический метод структурного синтеза автоматов.
- •47. Синтез микропрограммного автомата Мили по граф-схеме алгоритма.
- •48. Микропрограммируемый автомат Уилкса.
- •49. Синтез микропрограммного автомата Мура по граф-схеме алгоритма
- •50. Управляющие автоматы с программируемой логикой. Способы кодирования микрокоманд. Прямое и косвенное кодирование микроопераций.
- •51. Структура и функционирование микропрограммируемого управляющего автомата.
- •52. Принцип выполнения умножения двоичных чисел с плавающей и фиксированной запятой.
- •53. Структура памяти эвм. Запоминающие устройства, их основные параметры.
- •54. Оперативное, постоянное и внешнее запоминающее устройство.
- •55. Структура запоминающего устройства с произвольным доступом.
- •56. Двоичные счетчики со сквозным переносом. Двоичный синхронный суммирующий счётчик со сквозным ускоренным переносом на jk-триггерах
- •57. Структура запоминающего устройства со стековой организацией.
- •58. Структура запоминающего устройства с магазинной организацией.
- •59. Организация оперативной памяти. Многоблочная память.
- •60. Организация оперативной памяти с многоканальным доступом. Схема анализа приоритета при подключении каналов.
- •61. Организация памяти. Иерархические уровни. Двух- и трехуровневая организация памяти.
- •62.Организация прямого доступа к памяти
- •63. Двоичные сумматоры. Синтез сумматора на 2 входа
- •64. Программируемая логическая матрица и проектирование схем с их использованием
- •65. Команды эвм. Форматы команд, адресность и модификация команд. Признаки адресации информпации. Неявная и непосредственная адресация.
- •66. Прямая и прямая регистровая адресация.
- •67. Косвенная регистровая адресация
- •68. Задачи, возлагаемые на систему адресации. Автоинкрементая и автодекрементная адресация.
- •69. Принципы защиты информации. Защита информации при страничной адресации.
- •70. Организация виртуальной памяти
- •71. Принципы организации системы прерывания программ. Характеристики систем прерывания. Система прерывания с регистром прерывания.
- •Система с регистром прерывания
- •Система прерывания с циклическим доступом
- •Система прерывания с запоминанием состояния
- •72. Минимизация абстрактных автоматов.
- •73. Арифметико-логические устройства (алу). Классификация алу.
- •74. Методы умножения двоичных чисел.
- •1) Умножение начиная с младших разрядов множителя:
- •2) Умножение начиная со старших разрядов множителя:
- •75. Умножение двоичных чисел с фиксированной запятой в дополнительных кодах.
- •76. Граф-схема умножения двоичных чисел с фиксированной запятой.
- •1) Умножение начиная с младших разрядов множителя:
- •2) Умножение начиная со старших разрядов множителя:
- •77. Защита от прерываний. Маскирование сигналов прерывания.
50. Управляющие автоматы с программируемой логикой. Способы кодирования микрокоманд. Прямое и косвенное кодирование микроопераций.
Отличительной особенностью УУ с программируемой логикой является хранение микрокоманд в виде кодов в специализированном запоминающем устройстве – памяти микропрограмм. Каждой машинной команде в этом ЗУ в явной форме соответствует микропрограмма, поэтому такой метод управления называется микропрограммированием, а устройства управления с программируемой логикой называют микропрограммными.
В общем виде устройство микропрограммного управления включает: память микропрограмм (РМП), регистр адреса микрокоманды (РAM), регистр микрокоманды (РМК), дешифратор микрокоманд (ДшМК), преобразователь кода операции, формирователь адреса следующей микрокоманды Ф(АСМ), формирователь синхроимпульсов (ФСИ).
Микропрограммное управление имеет следующие особенности:
1) устройства микропрограммного управления отличаются большой регулярностью структуры, универсальностью, возможностью оперативного внесения изменений в алгоритм работы проектируемого устройства путем изменения содержимого управляющей памяти;
2) независимость объема оборудования от сложности реализуемых алгоритмов, а также наглядность, облегчающая изучение процесса функционирования системы;
3) возможность проектирования устройств управления со сложными системами переходов между состояниями. Облегчается само проектирование, а также изготовление устройства;
4) проектирование аппаратной части компьютерной системы можно разделить на два вида – разработку микропрограмм и логических схем, которые можно проводить параллельно;
5) рационально распределяя функции между аппаратными и микропрограммными средствами можно проектировать семейства компьютерных систем, имеющих одинаковую архитектуру на уровне машинных команд, но отличающихся друг от друга величиной соотношения стоимость-
производительность;
6) анализируя программу в машинных кодах и добавляя новые машинные команды, реализующие часто используемые в программах действия, можно модифицировать наборы машинных команд – выполнять настройку системы (machinetuning). В качестве новых машинных команд можно реализовывать команды операционных систем и процедур прикладного характера высокого функционального уровня;
7) недостатком устройств микропрограммного управления является более медленная обработка по сравнению с устройствами управления с жесткой логикой, так как на скорость работы УМУ накладывает ограничение быстродействие управляющей памяти.
Способы кодирования микрокоманд
Информация о том, какие сигналы управления должны быть сформированы в процессе выполнения текущей МК, в закодированном виде содержится в микрооперационной части (МО) микрокоманды. Способ кодирования микроопераций во многом определяет сложность аппаратных средств устройства управления и его скоростные характеристики. Применяемые в микрокомандах варианты кодирования сигналов управления можно свести к трем группам: горизонтальное, вертикальное,смешанное. Структуры микропрограммных автоматов при различных способах кодирования микроопераций показаны на рис. 53.
При горизонтальном микропрограммировании (53, а) под каждый сигнал управления в микрооперационной части микрокоманды выделен один разряд. Это позволяет в рамках одной микрокоманды формировать любые сочетания сигналов управления, чем обеспечивается максимальный параллелизм выполнения микроопераций. Отсутствует необходимость в декодировании МО и выходы регистра микрокоманды могут быть непосредственно подключены к операционному устройству системы. Но большие затраты на хранение микрооперационных частей микрокоманд. Эффективность использования получается низкой, так как при большом числе микроопераций в каждой отдельной МК реализуется лишь одна или несколько из них, т.е. подавляющая часть разрядов МО содержит нули.
При максимальном (вертикальном) кодировании (см. рис. 53, б) каждой микрооперации присваивается определенный код, например, ее порядковый номер в полном списке возможных микроопераций. Этот код и заносится в МО. Минимальные аппаратные затраты в ПМП на хранение микрокоманд, однако возникает необходимость в дешифраторе ДшМК, который должен преобразовать код микрооперации в соответствующий сигнал управления. При большом количестве сигналов управления дешифратор вносит значительную временную задержку и в каждой МК указывается лишь один сигнал управления, инициирующий только одну микрооперацию, за счет чего увеличиваются длина микропрограммы и время ее реализации. Проблема устраняется при подключении к выходам ДшМК шифратора (см. рис. 53, в), что приводит к увеличению количества сигналов управления, формируемых одновременно.
В зависимости от принципа разбиения микроопераций на группы различают горизонтально-вертикальное и вертикально-горизонтальное кодирование. В горизонтально-вертикальном методе (см. рис. 53, г) в каждую группу включаются взаимно несовместимые сигналы управления (микрооперации), т.е. сигналы управления, которые никогда не встречаются вместе в одной микрокоманде. При этом сигналы, обычно формируемые в одном и том же такте, оказываются в разных группах. Внутри каждой группы сигналы управления кодируются максимальным (вертикальным) способом, а группы – минимальным (горизонтальным) способом.
При вертикально-горизонтальном способе (см. рис. 53, д) все множество сигналов управления (микроопераций) также делится на несколько групп, однако в группу включаются сигналы управления (микрооперации), наиболее часто встречающиеся вместе в одном такте. Поле МО делится на две части: MO1 и МО2. Поле МО1, длина которого равна максимальному количеству сигналов управления (микроопераций) в группе, кодируется горизонтально, а поле МО2, указывающее на принадлежность к определенной группе, – вертикально. Со сменой группы меняются и сигналы управления поля MO1. Это достигается с помощью демультиплексоров (Дмп), управляемых кодом номера группы из поля МО2.
При горизонтальном, вертикальном и горизонтально-вертикальном способах кодирования микроопераций каждое поле микрокоманды несет фиксированные функции, т.е. имеет место прямое кодирование. При косвенном кодировании одно из полей отводится для интерпретации других полей. Примером косвенного кодирования микроопераций может служить вертикально-горизонтальное кодирование.
В случае прямогокодированиямикрокомандкаждоеполе микрокоманд имеет фиксированные функции.Косвенное кодирование характеризуется наличием дополнительныхполей,содержимоекоторыхменяет смысл основных полей микрокоманды. Таким образом, интерпретация полей, формирующих управляющиесигналы, зависит от бит дополнительных полей.Косвенное кодирование сокращает объём памяти микропрограмм, таккак позволяет уменьшать длину микрокоманд. Однако косвенное кодирование в некоторой степени нарушает стройность микропрограммного управления, вызываетусложнение дешифраторов и приводит к снижению скорости работы из-за потерь времени наоперационная частьадресная частьдополнительных полей микрокоманды.