Вопрос № 9 Адресация информации и обработка адресов в эвм. Непосредственная, прямая регистровая, косвенная, индексная, относительная, адресация.

Различные ЭВМ имеют разное количество способов адресации. Рассмотрим самые простые способы адресации:

• Прямая регистровая

При такой адресации в адресной части команды записан адрес регистра внутренней памяти, где хранится нужная нам информация.

• Прямая

При прямой адресации в адресной части команды записан адрес ячейки оперативной памяти, где хранится нужная нам информация.

• Непосредственная

При таком способе адресации в адресной части записана непосредственно нужная нам информация.

• Косвенно-регистровая

При такой адресации в адресной части команды записывается адрес регистра внутренней памяти, в котором находится адрес регистра внутренней памяти, в котором находится операнд или какая-то информация.

• Косвенная к ОЗУ

При косвенной адресации к ОЗУ в адресной части команды записан адрес регистра внутренней памяти, в котором записан адрес ячейки оперативной памяти, в которой находится какая-то информация.

• Относительная

Самым сложным из представленных способов является способ относительной адресации. При данном способе адресации мы имеем некоторого объёма виртуальную память, которая является частью оперативной памяти. Наша виртуальная память «начинается» не обязательно с нулевой ячейки, она может располагаться в любом месте ОП. В нулевой ячейке нашей виртуальной памяти находится адрес (БАЗА). БАЗА (базовый регистр) – это адрес нулевой ячейки виртуальной памяти в оперативной. Чтобы найти нужную ячейку виртуальной памяти нужно следовать этой формуле: (А)=(Б)+D, где (А) – адрес исполнительной ячейки (там находится операнд), (Б) – адрес базового регистра, D – смещение (на сколько ячеек нужно сместиться в виртуальной памяти, чтобы найти (А)).

Вопрос № 10

Дать определение операций логического умножения, логического сложения, операции Пирса, операции Шеффера. Привести условное обозначение логических элементов и примеры их использования при построении узлов ЭВМ.

Дизъюнкция (логическое сложение), (ИЛИ). Функция истинна, если истинна хотя бы одна из переменных. Данная функция реализуется логическим элементом, называемым дизъюнктором. Дизъюнктор может иметь два и более (до восьми) входов.

X	Y	F
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

К онъюнкция (логическое умножение), (И). Функция истинна только в том случае, когда все переменные истинны. Эта функция реализуется логическим элементом, который называется конъюнктором. Конъюнктор имеет два и более входов.

X	Y	F
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Отрицание конъюнкции, (И-НЕ). Функция ложна тогда, когда все переменные истинны. Эта функция называется И-НЕ и реализуется элементом Шеффера (элементом И-НЕ). Элемент Шеффера может иметь два и более входов. Количество входов указывается в обозначении логического элемента, например, 2И-НЕ; 4И-НЕ; 8И-НЕ.

Х	Y	F
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Отрицание дизъюнкции. Функция ложна тогда, когда хотя бы одна из переменных истинна. Такая функция реализуется логическим элементом, который называется элементом Пирса (элементом ИЛИ-НЕ). Элемент Пирса может иметь два и более входов.

X	Y	F
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

Логические элементы, как простые, так и сложные, используются для построения более сложных функциональных узлов и логических схем. При этом выделяются три основных базиса (набора логических элементов), позволяющих построить любую сколь угодно сложную схему, реализующую любую сколь угодно сложную логическую или арифметическую функцию. Первый (основной) базис логических элементов – И, ИЛИ, НЕ, т.е. содержащий элементы: конъюнктор, дизъюнктор и инвертор. Второй базис – И-НЕ, в который входят элементы Шеффера. Третий базис – ИЛИ-НЕ, содержащий элементы Пирса.

Дешифраторы строятся на элементах И, имеющих такое количество входов сколько и информационных входов дешифратора. (Рисунок 8)

Однотактные асинхронные триггеры строятся на логических элементах, имеющих не менее двух входов и инвертирующих выходной сигнал. Следовательно, для построения триггера пригодны элементы Шеффера (элементы И-НЕ) и элементы Пирса (элементы ИЛИ-НЕ). (Рисунок 7)

Вопрос №11. Схемное управление в ЭВМ. Синхронный и асинхронный принцип схемного управления. Схема синхронизации. Формирование тактовых сигналов схемой синхронизации.

Схемное управление—управление, при котором для выполнения любой операции последовательность управляющих сигналов задаётся логическими схемами. Различают местное, центральное и смешанное схемное управление.

В процессорах с центральным управлением длительность рабочего цикла такая, что за время между двумя управляющими сигналами выполнялась самая длинная операция в процессоре. Такие процессоры называются синхронными. В таких процессорах при выполнении коротких операций 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 предыдущей операции. Процессоры с переменной длительностью рабочего цикла называются асинхронными. В асинхронных процессорах основные исполнительные устройства имеют местные(автономные) блоки управления, что резко повышает быстродействие таких процессоров, так как отсутствует простой между реальными циклами выполнения команд. Основной недостаток асинхронных процессоров—их сложность.

Блок синхронизации обеспечивает жёсткую синхронизацию работы всех блоков и устройств процессора. Ниже на схеме—упрощённая схема блока синхронизации, включающая в себя: генератор G, формирующий синхронизирующие импульсы, которые используются для формирования тактовых импульсов счётчиком CT2; дешифратора DC, распределяющего во времени тактовые импульсы.

Вопрос №12. Дать определение мультиплексора в зависимости от его назначения. Составить схему мультиплексора на логических элементах и пояснить принцип её действия. Привести условное обозначение мультиплексора на электрических схемах.

Мультиплексоры—это узлы, преобразующие параллельные цифровые коды в последовательные. Они имеют несколько информационных и адресных входов, вход для подачи синхронизирующего сигнала и один выход. Каждому из информационных входов мультиплексора присваивается номер, называемый адресом. При подаче синхронизирующего сигнала мультиплексор подключает один из входов, адрес которого задаётся двоичным кодом на адресных входах, к выходу. Таким образом, подавая на адресные входы адреса информационных входов, можно передавать параллельные коды с этих входов на выход в последовательном коде.

Мультиплексор является логическим переключателем. Он имеет один выход и несколько (2 ⁿ) входов. Выбор входа, который соединяется с выходом, осуществляется специальными сигналами, называемыми адресными. Количество адресных входов - n. Мультиплексор, как правило, синхронный, т.е. входной сигнал передается на выход только при активном уровне сигнала синхронизации (управления).

С

1

2

3

4

игнал С—синхронизирующий, если он равен 0, на выходе мультиплексора будет также 0, т.к. если на элемент И поступает хотя бы один 0, то на выходе элемента получается 0. сигналы D0, D1, D2, D3—информационные. Сигналы А и В—адресные, нужны для выбора входа, который необходимо соединить с выходом. Если оба сигнала равны 0, то проходя через инверторы эти сигналы становятся равны 1, затем сигналы поступают на элемент И1, т.к. оба сигнала имеют высокий уровень напряжения,=>, сигнал с выхода И1 будет зависеть от сигнала D0, на все остальные элементы И будет поступать хотя бы один 0. Затем все сигналы с выходов И поступают на элемент ИЛИ. Если сигнал D0 равен 1, то на выходе формируется 1, если нет, то 0.

У словное обозначение мультиплексора, где: D0, D1, D2, D3—информационные входы, A0, A1—адресные входы, С—вход синхронизации.

Вопрос №13. Микропрограммное управление в ЭВМ. Схема микропрограммного управления. Назначение узлов и блоков. Достоинства микропрограммного управления.

Микропрограммное управление основано на замене управляющих логических схем специальной программой, хранящейся в ПЗУ. При таком управлении каждая команда разделяется на ряд элементарных этапов, называемых микрооперациями. Последовательность микрокоманд, выполняющих одну операцию, представляет собой микропрограмму. Для синхронизации различных этапов операции используется понятие машинный такт, определяющий интервал времени, в течение которого выполняется одна или одновременно несколько микроопераций.

В схему микропрограммного управления входят: память микропрограмм, состоящая из управляющей Y и адресной A матриц; регистра адреса микрокоманд РгА; дешифратора адреса микрокоманды DCA. Управляющая матрица Y вырабатывает микрокоманды в виде управляющих сигналов (УС) на шинах управления Y_1, Y₂, …, Y_m. Адресная матрица A определяет последовательность выборки микрокоманд : на вертикальных шинах Х₁, Х₂,…, Х_k матрицы А устанавливается определённый адрес микрокоманды, передаваемый в РгА. В момент поступления синхроимпульса дешифратор DCA в соответствии с кодом в РгА активирует одну из горизонтальных шин. Эта шина в свою очередь активирует отмеченные точками вертикальные шины управления матрицы Y, задавая таким образом набор операций, выполняемых в данном такте (На схеме точками обозначены соединения между горизонтальными и вертикальными шинами). Также эта активированная горизонтальная шина активирует соответствующие шины матрицы А, устанавливая в РгА

Номер микрокоманды, которая должна выполниться в следующем машинном такте.

Триггер ТгУ реализует микропрограммный условный переход. Если проверочное условие

выполняется, то ТгУ активирует связанную с ним горизонтальную шину матрицы А и в РгА записывается номер следующей микрокоманды.

Достоинство микропрограммного способа управления в том, что для изменения вида операции нет необходимости в переделки сложных электронных схем, как в ЭВМ со схемным управлением, а следует изменить только микропрограмму. Это даёт возможность использовать в одной ЭВМ программы, составленные для другой.

Вопрос №14. Дать определение счётчика импульсов. Нарисовать схему трёхразрядного двоичного счётчика импульсов и пояснить принцип её действия. Привести условное обозначение счётчика импульсов на электрических схемах.

Счетчик – это функциональный узел, осуществляющий счет импульсов и хранение кода числа подсчитанных импульсов. Свойства счетчика характеризуется коэффициентом пересчета (К_сч) – величиной указывающей количество его устойчивых состояний.

Другими параметрами счетчика являются: разрешающая способность, максимальное быстродействие и информационная емкость.

Перед началом счёта сигналом Уст. 0 счётчик устанавливается в состояние 000. На временной диаграмме счётчика видно, что после прихода 7-го входного сигнала на вход Т₀ показание счётчика будет 111. при поступлении 8-го входного сигнала Т₀ счётчик переходит в исходное состояние 000. При этом на выходе счётчика Q₂ в результате перехода триггера ТТ₂ в состояние 0 возникает сигнал переноса, который называют сигналом переполнения счётчика.

Условное обозначение счётчика импульсов на электрических схемах.