2.3. Принцип программного управления.

В

Рис. 2.2. Структура трехадресной команды

се действия, вы­полняемые в ЭВМ, должны быть закодированы предвари­тельно в программе. С помощью каждой команды програм­мы кодируется одна операция ЭВМ, выполняемая над па­рой конкретных операндов. В соответствии с этим команда (рис. 2.2) содержит две части: операционную (ОЧ) и ад­ресную (АЧ) части. В разрядах, отведенных для ОЧ, за­писывают код операции (КОп), которую должна выполнить ЭВМ в данном такте. В разрядах АЧ записывают адреса А исходных операндов и адрес для записи результата.

В зависимости от количества адресов различают одно-, двух- и трехадресные ЭВМ. Наиболее доступной для пони­мания принципа программного управления является трех­адресная ЭВМ, команда которой содержит в АЧ три адре­са: A₁, А₂ и А₃.

Рассмотрим выполнение трехадрес­ной команды по структурной схеме ЭВМ (см. рис. 2.I). Программа работы ЭВМ и исходные данные записываются на носитель информации с помощью УПД. Затем Увв-а информация считывается и передается в ОП. Поскольку ОП имеет ограниченную информационную емкость, часть информации размещается во ВЗУ.

Команды программы поочередно выбираются из ОП и поступают в ЦУУ, которое обеспечивает их интерпрета­цию, т. е. формирование последовательности управляющих сигналов. Так, при расшифровке кода операции (КОп) вырабатываются управляющие сигналы, подготавливающие, например АЛУ, на выполнение указанной в команде операции. Одновременно ЦУУ в АЛУ передает из ОП содер­жимое ячейки памяти с адресом A₁. После этого ЦУУ пере­дает в АЛУ содержимое ячейки памяти с адресом A₂. АЛУ, имея два операнда, производит над ними операцию. Ре­зультат операции из АЛУ записывается в ОП в ячейку с адресом А₃. На этом исполнение команды заканчивается, ЦУУ формирует адрес ячейки, где находится следующая команда и ЭВМ переходит к ее выполнению. В ходе автоматических вычислений в ЭВМ происходит обмен информацией между ОП и ВЗУ таким образом, что все данные, необходимые для выполнения очередных опе­раций, вводятся из ВЗУ в ОП и, наоборот, данные, уже ис­пользованные в расчетах, и результаты вычислений, не­нужные в ОП, передаются на хранение в ВЗУ.

Рассмотренная выше последовательность выполнения каждой команды программы вычислений характерна для ЭВМ первых поколений: в любой отрезок времени свои ра­бочие функции осуществляет лишь одно устройство ЭВМ, остальные устройства находятся в режиме ожидания. Не­достаточная эффективность использования устройств ЭВМ и ее низкая производительность, определяемая скоростью работы УВв и УВыв, явилась причиной непрерывной эво­люции структуры ЭВМ. Централизованное управление ра­ботой всех устройств ЭВМ, приводящее к их последова­тельному функционированию, заменяется в современных ЭВМ автономным управлением в каждом функциональном устройстве таким образом, чтобы оно могло осуществлять свои специфические функции независимо от других уст­ройств ЭВМ. В современных ЭВМ ЦУУ, АЛУ и ПУ представляют со­бой конструктивно законченную функциональную часть ЭВМ, называемую центральным процессором (ЦП) и пред­назначенную для обработки данных и управления работой других устройств ЭВМ по заданной программе.