- •Общие сведения о эвм
- •Этапы развития эвм
- •1.2 Характеристики эвм
- •1.3 Классификация средств эвт
- •1.4 Структуры эвм
- •1.4.1 Обобщенная структура эвм
- •1.4.2 Структура эвм на основе общей шины
- •Структура эвм на основе множества шин
- •1.5 Контрольные вопросы
- •Архитектура классической эвм
- •Принцип программного управления
- •Принцип хранимой в памяти программы
- •Обобщенный формат команд
- •Способы адресации команд
- •Процессоры с принудительным порядком выполнения команд
- •Процессоры с естественной адресацией команд Упрощенная структура процессора с естественной адресацией команд приведена на рисунке 2.2.
- •2.5 Способы адресации операндов
- •Прямая адресация
- •2.5.2 Регистровая адресация
- •Косвенная адресация
- •Непосредственная адресация
- •Неявная адресация
- •Относительная (базовая) адресация
- •Индексная (автоинкрементная или автодекрементная) адресация
- •2.6 Контрольные вопросы
- •3. Запоминающие устройства эвм
- •3.1 Основные понятия
- •Классификация зу
- •3.3 Озу с произвольным доступом
- •3.4 Организация микросхем sram
- •3.5 Организация динамической памяти
- •3.6 Особенности микросхем синхронной динамической памяти
- •Основные характеристики зу
- •3.8 Озу магазинного типа (стековая память)
- •Ассоциативные зу
- •3.10 Контрольные вопросы
- •4.1 Обобщенные структуры процессоров с непосредственными и магистральными связями
- •4.2 Декомпозиция процессора на уа и оу
- •4.3 Арифметико- логические устройства
- •4.3.1 Классификация арифметико-логических устройств
- •4.3.2 Алу для сложения и вычитания чисел с фиксированной запятой
- •4.3.3 Алу для умножения двоичных чисел
- •4.3.4 Методы ускорения умножения
- •4.3.5 Особенности операций десятичной арифметики
- •4.3.6 Операции над числами с плавающей запятой
- •4.4 Устройства управления
- •4.4.1 Классификация уу
- •4.4.2 Аппаратные уу
- •4.4.3 Микропрограммные уу
- •4.5. Структурно - функциональная организация классического процессора
- •4.6 Рабочий цикл процессора
- •4.7 Понятие о слове состояния процессора
- •4.8 Процедура выполнения команд перехода (условного и безусловного)
- •4.9 Процедура выполнения команд вызова подпрограмм
- •4.10 Контрольные вопросы
- •Системы прерывания программ
- •5.1 Общие сведения
- •5.2 Характеристики систем прерываний
- •5.3 Схема выполнения процедуры прерывания
- •5.4 Способы реализации систем прерываний
- •5.4.1 Схема прерывания с опросом по вектору
- •5.4.2 Прерывания с программно - управляемым приоритетом
- •5.5 Контрольные вопросы
- •6. Организация ввода-вывода
- •6.1 Общие сведения о вводе-выводе в эвм
- •6.2 Основные способы ввода-вывода
- •6.2.1 Программно - управляемый ввод - вывод
- •6.2.2 Ввод - вывод с прерыванием программы
- •6.2.3 Ввод - вывод в режиме пдп
- •6.3 Интерфейсы
- •6.3.1 Характеристики интерфейсов
- •6.3.2 Шины интерфейсов ввода-вывода
- •6.3.2.1 Синхронные шины
- •6.3.2.2 Асинхронные шины
- •6.4 Контрольные вопросы
- •7. Организация памяти эвм с магистральной архитектурой
- •7.1 Организация адресного пространства памяти и ввода-вывода. Изолированная и совмещенная адресные пространства
- •7.1.1 Изолированное адресное пространство памяти и ввода- вывода
- •7.1.2. Совмещенное адресное пространство памяти и ввода- вывода
- •7.2 Организация пзу. Проектирование памяти эвм
- •7.3 Построение оперативной памяти на микросхемах статического типа
- •7.4 Построение оперативной памяти на микросхемах dram
- •7.5 Память с чередованием адресов
- •7.6 Регенерация динамической памяти
- •Кэш прямого отображения
- •7.7.2 Наборно- ассоциативный кэш
- •Контрольные вопросы
- •8 Организация пк
- •8.1 Структурная схема системной платы эвм ibm pc/at 286
- •8.1.1 Система шин системной платы эвм ibm pc/at 286
- •8.1.2 Состав и назначение основных устройств системной платы эвм ibm pc/at 286
- •8.1.2.1 Назначение и характеристики процессора и сопроцессора
- •8.1.2.2 Назначение и характеристики генераторов тактовых сигналов
- •8.1.2.3 Назначение шинных формирователей
- •8.1.2.4 Формирование управляющих сигналов и работа подсистемы памяти
- •8.1.2.5 Назначение и характеристики периферийных устройств системной платы
- •8.1.2.6 Назначение пзу bios
- •8.1.3 Шина isa
- •8.1.3.1 Особенности шины isa
- •8.1.3.2 Основные сигналы шины isa
- •8.1.3.3 Шинные циклы магистрали isa
- •8.1.3.4 Электрические и конструктивные характеристики шины isa
- •8.1.3.5 Конвейеризация шины
- •8.2 Структурная схема системной платы эвм ibm pc/at Pentium
- •8.2.1 Локальные шины ввода -вывода
- •8.2.2 Состав и назначение основных устройств системной платы эвм ibm pc/at Pentium
- •8.3 Основные сигналы шинного интерфейса процессора Pentium
- •8.4 Организация шины pci
- •8.4.1 Общая характеристика шины pci
- •8.4.2 Основные сигналы шины
- •8.4.3 Протокол шины pci
- •8.5 Контрольные вопросы
- •Библиографический список
4.3.6 Операции над числами с плавающей запятой
Арифметические операции над числами с плавающей запятой более сложны, чем операции над числами с фиксированной запятой. Алгоритм сложения и вычитания чисел с плавающей запятой выглядит следующим образом:
Производится выравнивание порядков чисел. Порядок меньшего (по модулю) числа принимается равным порядку большего, а мантисса меньшего числа сдвигается вправо на число разрядов, равное разности порядков чисел.
Производится сложение (вычитание) мантисс, в результате чего получается мантисса суммы (разности).
Порядок результата принимается равным порядку большего числа.
Полученная сумма (разность) нормализуется. Выравнивание порядков начинается с их сравнения. Мантисса числа с меньшим порядком при выравнивании сдвигается вправо на число разрядов, равное разности порядков.
Сложение (вычитание) мантисс производится по правилам сложения (вычитания) чисел с фиксированной запятой.
При умножении чисел с плавающей запятой порядки сомножителей складываются, а мантиссы перемножаются. Произведение нормализуется, и ему присваивается знак плюс, если сомножители имеют одинаковые знаки, и знак минус, если знаки разные.
Если мантисса множимого или множителя равна 0, то произведению можно присвоить значение 0 без выполнения умножения мантисс. Если при суммировании порядков возникло переполнение и порядок отрицательный, то это означает, что произведение меньше минимального представляемого в машине числа, и в качестве результата операции может быть записан 0 без перемножения мантисс.
Если при суммировании порядков возникает переполнение и порядок положительный, может оказаться, что результат все-таки находится в диапазоне чисел, представляемых в машине, так как при умножении мантисс возможно нарушение нормализации вправо, и после нормализации мантиссы переполнение в порядке может исчезнуть.
При делении чисел с плавающей запятой мантисса частного равна частному от деления мантиссы делимого на мантиссу делителя, а порядок частного - разности порядков делимого и делителя. Частное нормализуется, и ему присваивается знак плюс, если делимое и делитель имеют одинаковые знаки, и знак минус, если разные.
Если делимое равно 0, то в частное может быть записан 0 без выполнения деления. Если при вычитании порядков образовалось переполнение с положительным знаком или если делитель равен 0, то деление не производится и формируется сигнал прерывания.
При делении нормализованных чисел с плавающей запятой может оказаться, что мантисса делимого больше мантиссы делителя, и мантисса частного образуется с переполнением. Для устранения этого явления перед делением мантисс нарушают нормализацию делителя сдвигом на разряд влево. Тогда нарушения нормализации частного влево не возникает.
4.4 Устройства управления
4.4.1 Классификация уу
Устройство управления (УУ) управляет работой процессора, обеспечивая автоматическое выполнение команд программы. Выполнение команды процессором представляет собой последовательность следующих действий (иногда называемых машинными циклами):
-выборка команды из памяти и ее декодирование (дешифрация кода операции);
-формирование адреса следующей команды;
-формирование исполнительного адреса операнда и выборка его из памяти;
-исполнение операции и запись результата в память.
Для выполнения каждого машинного цикла необходим ряд управляющих сигналов, формируемых устройством управления.
В зависимости от способа формирования управляющих сигналов различают два основных типа УУ:
- аппаратные (с жесткой или схемной логикой);
- микропрограммные (с хранимой в памяти логикой).
В аппаратных УУ для каждой операции, задаваемой кодом операции команды, строится набор схем, которые в нужных тактах формируют соответствующие управляющие сигналы.
В УУ с микропрограммным управлением каждой операции соответствует набор микрокоманд, хранимых в памяти микрокоманд. Каждая микрокоманда несет информацию о микрооперациях, подлежащих выполнению в течение машинного такта и указания, какая микрокоманда должна быть выбрана из памяти следующей. Последовательность микрокоманд, выполняющая одну машинную команду или некоторую процедуру, образует микропрограмму.