- •Теоретические вопросы: Вопрос № 1 Состав электронно-вычислительных машин. Структурная схема. Назначение узлов и блоков эвм. Характеристики эвм.
- •Вопрос № 2 Интерфейсы пэвм ibm классификация интерфейсов. Дать определение шин. Охарактеризовать шины в зависимости от их назначения, разрядности и направленности.
- •Вопрос № 4 Структурная схема материнской платы пэвм «Агат». Назначение узлов и блоков. Характеристика интерфейса.
- •Встроенный интерфейс ввода-вывода
- •Назначение узлов и блоков
- •Принцип работы
- •Технические характеристики
- •Вопрос № 5 Управление вычислительным процессам в эвм. Взаимодействие устройств эвм. Характеристика машинных команд.
- •Вопрос № 6 Составить схему асинхронного триггера r-s типа. Пояснить принцип ее действия в зависимости от состояния входных сигналов. Привести условное обозначение триггера r-s типа.
- •Р исунок 3. Электрическая схема, временные диаграммы и условное графическое обозначение однотактного асинхронного триггера построенного на логических элементах и-не.
- •Вопрос № 7 Структура машинных команд эвм. Назначение составляющих машинных команд. Характеристика одноадресных и двухадресных команд. Алгоритм работы процессора при их обработке.
- •Вопрос № 8 Рассказать о системах счисления. Дать определение основания систем счисления. Правила перевода из одной системы счисления в другую. Перечислить достоинства и недостатки.
- •Вопрос № 9 Адресация информации и обработка адресов в эвм. Непосредственная, прямая регистровая, косвенная, индексная, относительная, адресация.
- •Вопрос №15. Устройство управления эвм. Структурная схема. Назначение узлов.
- •Вопрос №19. Арифметико-логическое устройство эвм. Обобщенная структурная схема алу. Классификация алу.
- •Вопрос №21. Операционный блок для сложения и вычитания двоичных чисел с фиксированной точкой. Назначение узлов и блоков. Алгоритм выполнения операций сложения и вычитания.
- •Вопрос №22. Оперативные запоминающие устройства на основе интегральных схем. Условное обозначение и структурная схема зу, организация поиска информации.
- •Вопрос №23. Операционный блок для умножения двоичных чисел с фиксированной точкой. Назначение узлов и блоков. Алгоритм выполнения операции умножения.
- •Вопрос №24. Структурная схема материнской платы ibm pc. Назначение узлов и блоков, принцип действия.
- •Вопрос №25. Операционный блок для деления двоичных чисел с фиксированной точкой без восстановления остатка. Назначение узлов и блоков. Алгоритм выполнения операции деления.
- •Вопрос №26. Схема управления режимами работы в пэвм «Агат». Назначение узлов и блоков, схемы, принцип действия.
- •Вопрос №27. Операционный блок для деления двоичных чисел с фиксированной точкой с восстановлением остатка. Назначение узлов и блоков. Алгоритм выполнения операции деления.
- •Вопрос №28. Статическая и динамическая память. Основное назначение сверхоперативного запоминающего устройства и кэш памяти. Характеристика кэш памяти.
- •Вопрос №29. Операционный блок десятичного сумматора. Структурная схема. Назначение узлов и блоков. Последовательность микроопераций при выполнении схемой алгоритма сложения и вычитания чисел.
- •Вопрос №30. Система прерываний микропроцессора. Алгоритм работы микропроцессора при обработки сигналов маскируемого и немаскируемого прерываний.
- •Вопрос №31. Структура операционных блоков для операций над двоичными числами с плавающей точкой. Структурная схема операционного блока выравнивания порядков двоичных чисел с плавающей точкой.
- •Вопрос №32. Микропроцессоры. Адресация и структура команд. Назначение регистров общего назначения и специальных регистров.
- •Вопрос№33. Дополнительный код положительных и отрицательных чисел. С какой целью он используется в эвм. Представление чисел в эвм с фиксированной точкой и плавающей точкой.
- •Вопрос№34. Архитектура современных пэвм. Логическая структура. Назначение узлов и блоков. Характеристика внутреннего и внешнего интерфейса.
- •Вопрос№35. Взаимодействие процессора и запоминающего устройства в процессе выполнения программы. Рассмотреть различные варианты машинных команд
- •Вопрос№37 Персональная эвм. Логическая структура. Назначение узлов и блоков. Характеристика внутреннего и внешнего интерфейса.
- •Вопрос №38. Правила перевода целых и дробных чисел из 10-й системы счисления в 2-ю, 8-ю, 16-ю и из 2-й, 8-й, 16-й в 10-ю систему счисления.
- •Вопрос №39. Поколения эвм. Идентичность и различие эвм всех поколений. Основные характеристики и особенности каждого поколения.
- •Вопрос№40. Распределение адресного пространства пэвм «агат» по функциональному назначению. Алгоритм работы процессора после включения питания.
- •Вопрос№42. Схемное и микропрограммное управление по эвм. Характеристики, достоинства и недостатки схемного и микропрограммного управления.
- •Вопрос№48. Архитектура процессоров, разработанных с использованием суперскалярной технологии. Алгоритм выполнения процессором двух команд одновреммено.
Вопрос№42. Схемное и микропрограммное управление по эвм. Характеристики, достоинства и недостатки схемного и микропрограммного управления.
При автоматическом выполнении программы процессором команды последовательно поступают из ОП в ЦУУ на время их выполнения АЛУ. Интервал времени, в течение которого процессор выполняет команду, называют рабочим циклом ЭВМ. Величина рабочего цикла зависит от структуры команды, типа операций, структуры операционных блоков АЛУ,
По принципу организации управления вычислительным процессом различают процессоры схемного типа или с «жесткой» логикой, с микропрограммным и смешанным (микропрограммно-схемным) управлением.
Схемное управление — управление, при котором для выполнения любой операции последовательность управляющих сигналов задается логическими схемами. Различают центральное, местное и смешанное схемное управление.
В процессорах с центральным управлением длительность рабочего цикла выбирается такой, чтобы за время между двумя управляющими сигналами выполнялась самая длинная операция в процессоре. Такие процессоры получили название синхронных, а блок, в котором формируются управляющие сигналы для всех исполнительных устройств ЭВМ, называют центральным блоком управления (ЦБУ),
В синхронных процессорах при выполнении большинства операций, особенно коротких (например, операция сложения), происходит потеря машинного времени, связанная с непроизводительными простоями процессора. Однако структура процессора отличается простотой, экономичностью и удобна в эксплуатации.
В процессорах с местным управлением вычислительным процессом управление производится так, что каждая операция выполняется после выполнения предыдущей операции. При этом каждое исполнительное устройство после окончания работы формирует сигнал «Конец работы», который одновременно является сигналом «Начало работы» другого исполнительного устройства. Процессоры с переменной длительностью рабочего цикла, величина которого зависит от вида выполняемой операции и кодов операндов, называют асинхронными. В асинхронных процессорах основные исполнительные устройства имеют местные (автономные) блоки управления, что резко повышает быстродействие таких процессоров, так как отсутствуют простои между реальными циклами выполнения команд. Основной недостаток асинхронных процессоров — их сложность.
В процессорах со смешанным управлением исполнение простейших операций осуществляется в синхронном режиме, а наиболее сложные операции (например, деление, умножение и др.) — в асинхронном. При смешанном управлении процессор содержит как центральный блок, так и местные блоки управления операциями. Смешанный способ управления вычислительным процессом позволяет получить высокое быстродействие процессора при «умеренных затратах оборудования, а поэтому наиболее распространен в
современных ЭВМ.
Микропрограммное управление основано на замене управляющих логических схем специальной программой, хранящейся в ПЗУ. При таком управлении каждая команда разделяется на ряд элементарных этапов, получивших название микроопераций. Последовательность микрокоманд, выполняющих одну команду (операцию), представляет собой микропрограмму. Для характеристики временных соотношении между различными этапами операции используется понятие машинный такт, определяющий интервал времени, в течение которого выполняется одна или одновременно несколько микроопераций.
Идея микропрограммного управления была выдвинута Уилксом в 1951 г., схема которого приведена на рис. 5.1. В ее состав входят: память микропрограмм, состоящая из управляющей У и адресной А матриц; регистр адреса макрокоманды РгАмк,; дешифратор адреса микрокоманды DCAмк.
Управляющая матрица Y вырабатывает микрокоманды 1
в виде управляющих сигналов (УС) на шинах управления уь У 2,. . ., Ym. Появление сигналов на шине Y управления вызывает выполнение соответствующей микрооперации в АЛБ или других устройствах ЭВМ.
Адресная матрица А определяет последовательность выборки микрокоманд: на вертикальных шинах Xi, X2,...., Xs матрицы А устанавливается определенный адрес микрокоманды Амк, передаваемый в РгАмк.
В момент поступления синхронизирующего импульса СИ дешифратор DCAMK в соответствии с кодом в РгАмк возбуждает одну из горизонтальных шин X.- Каждая горизонтальная шина X соответствует некоторой микрокоманде. Когда горизонтальная шина X возбуждена, она в свою очередь возбуждает отмеченные точками вертикальные шины управления матрицы У, задавая таким образом
набор микроопераций, выполняемых в данном такте. На рис. 5.1 точками обозначаются соединения между горизонтальными и вертикальными шинами. Одновременно эта возбужденная горизонтальная шина X возбуждает соответствующие вертикальные шины матрицы Л, устанавливая в РгАмк номер микрокоманды, которая должна выполняться в следующем машинном такте.
Микропрограммный условный переход реализуется триггером условия ТгУ. В зависимости от того, выполняется или не выполняется проверочное условие, ТгУ возбуждает связанную с ним горизонтальную шину матрицы А и в РгАмк записывается номер следующей микрокоманды. Таким образом при выполнении микропрограммы в каждом машинном такте производится выборка одной микрокоманды и ее преобразование.
Достоинство микропрограммного управления заключается в том, что для изменения вида операции нет необходимости в переделке сложных электронных схем, неизбежной в ЭВМ со схемным управлением, а следует только изменить микропрограмму. Это обстоятельство дает возможность в данной ЭВМ использовать программы, составленные для другой ЭВМ, Благодаря этому микропрограммное управление получило широкое распространение в современных ЭВМ.