- •Раздел 2 принципы построения и функционирования эвм и вычислительных систем (вс)
- •2.1. Структура эвм
- •2.2. Системы счисления
- •2.3. Формы представления чисел
- •2.3.1. Форма представления чисел с фиксированной точкой
- •2.3.2. Форма представления чисел с плавающей точкой
- •2.3.3. Форматы двоично-десятичных чисел
- •2.3. Машинные коды
- •2.3.1. Прямой код
- •2.3.2. Обратный код
- •2.3.3. Дополнительный код
- •2.4. Перевод чисел из одной системы представления в другую
- •2.4.1. Перевод между основаниями, составляющими степень двойки
- •2.4.2. Перевод целого числа из десятичного счисления в другое
- •2.4.3. Перевод дробного числа из десятичного счисления в другое
- •2.4.4. Перевод чисел в десятичную систему счисления
- •2.5. Арифметические действия над двоичными числами
- •2.5.1. Сложение
- •2.5.2. Вычитание
- •2.5.3. Умножение
- •2.5.4. Деление
- •2.6. Понятие алгебры логики
- •2.7. Простейшие логические функции
- •2.7.1. Логическая операция конъюнкция (логическое умножение)
- •2.7.2. Логическая операция дизъюнкция (логическое сложение)
- •2.7.3. Логическая операция инверсия (отрицание)
- •2.7.4. Логическая операция сложение по модулю 2
- •2.7.5. Логическая операция эквивалентность (функция тождества)
- •2.7.6. Логическая операция импликация (логическое следование)
- •2.7.7. Функция Шеффера
- •2.7.8. Стрелка Пирса ав, или функция Вебба a b
- •2.8. Основные правила преобразования формул
- •2.9. Кодирование текстовой информации
- •2.10. Составные части компьютера
- •2.11. Логические элементы
- •2.12. Триггеры
- •2.12.1. Общие сведения о триггерах
- •2.12.2. Асинхронный rs-триггер
- •2.12.3. Синхронный rs-триггер
- •2.12.3. Двухтактный rs-триггер
- •2.12.4. Асинхронный и синхронный d-триггеры
- •2.12.5. T-триггер
- •2.12.6. Jk-триггер
- •2.13. Типовые узлы комбинационного типа
- •2.13.1. Дешифраторы
- •2.13.2. Одноразрядный сумматор
- •2.13.3. Полусумматор
- •2.13.4. Многоразрядные сумматоры
- •2.13.5. Двоично-десятичные сумматоры
- •2.13.6. Мультиплексоры
- •2.13.7. Демультиплексоры
- •2.14. Типовые узлы накапливающего типа
- •2.14.1. Регистры
- •2.14.2. Счетчики
- •2.14.3. Двоично-десятичные счетчики
- •2.15. Классификация архитектур системы команд
- •2.15.1. Классификация по составу и сложности команд
- •2.15.2. Классификация по месту хранения операндов
- •2.15.3. Стековая архитектура
- •2.15.4. Аккумуляторная архитектура
- •2.15.5. Регистровая архитектура
- •2.15.6. Архитектура с выделенным доступом к памяти
- •2.16. Типы команд
- •2.16.1. Команды пересылки данных
- •2.16.2. Команды арифметической и логической обработки
- •2.16.3. Операции с целыми числами
- •2.16.4. Операции с числами в форме с плавающей запятой
- •2.16.5. Логические операции
- •2.16.6. Операции сдвигов
- •2.16.7. Операции с десятичными числами
- •2.16.8. Simd-команды
- •2.16.9. Команды для работы со строками
- •2.16.10. Команды преобразования
- •2.16.11. Команды ввода/вывода
- •2.16.12. Команды управления системой
- •2.16.13. Команды управления потоком команд
- •2.17. Формат команд
- •2.17.1. Длина команды
- •2.17.2. Разрядность полей команды
- •2.17.3. Выбор адресности команд
- •2.18. Способы адресации операндов
- •2.18.1. Непосредственная адресация
- •2.18.2. Прямая адресация
- •2.18.3. Косвенная адресация
- •2.18.4. Регистровая адресация
- •2.18.5. Косвенная регистровая адресация
- •2.18.6. Адресация со смещением
- •2.18.7. Относительная адресация
- •2.18.8. Базовая регистровая адресация
- •2.18.9. Индексная адресация
- •2.18.10. Страничная адресация
- •2.18.11. Блочная адресация
- •2.18.12. Распространенность различных видов адресации
- •2.19. Способы адресации в командах управления потоком команд
- •2.20. Функциональная организация фон-неймановской вычислительной машины
- •2.20.1. Устройство управления
- •2.20.2. Арифметико-логическое устройство
- •2.20.3. Основная память
- •2.20.4. Модуль ввода/вывода
- •2.21. Цикл команды
- •2.21.1. Стандартный цикл команды
- •2.21.2. Описание стандартных циклов команды для гипотетической машины
- •2.21.3. Машинный цикл с косвенной адресацией
2.20.2. Арифметико-логическое устройство
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для арифметической и логической обработки данных. В машине, изображенной на рис. 2.72, оно содержит следующие узлы.
Операционный блок (ОпБ) представляет собой ту часть АЛУ, которая, собственно, и выполняет арифметические и логические операции над поданными на вход операндами. Выбор конкретной операции (из возможного списка операций для данного операционного блока) определяется кодом операции команды. В нашей вычислительной машины код операции поступает непосредственно из регистра команды. В реальных машинах код операции зачастую преобразуется в микропрограммном автомате в иную форму и уже из микропрограммного автомата поступает в АЛУ. Операционные блоки современных АЛУ строятся как комбинационные схемы, то есть они не обладают внутренней памятью и до момента сохранения результата операнды должны присутствовать на входе блока.
Регистры операндов РХ и PY обеспечивают сохранение операндов на входе операционного блока вплоть до получения результата операции и его записи в аккумулятор.
Регистр признаков (Рпрз) предназначен для фиксации и хранения признаков (флагов), характеризующих результат последней выполненной арифметической или логической операции. Такие признаки могут информировать о равенстве результата нулю, о знаке результата, о возникновении переноса из старшего разряда, переполнении разрядной сетки и т.д. Содержимое регистра признаков обычно используется устройством управления для реализации условных переходов по результатам операций АЛУ. Под каждый из возможных признаков отводится один разряд регистра признаков.
Формирование признаков осуществляется блоком формирования состояний регистра признаков, который может входить в состав операционного блока либо реализуется в виде внешней схемы, располагаемой между операционным блоком и регистром признаков.
Аккумулятор (Акк) – это регистр, на который возлагаются самые разнообразные функции. Так, в него предварительно загружается один из операндов, участвующих в арифметической или логической операции. В аккумуляторе может храниться результат предыдущей команды и в него же заносится результат очередной операции. Через аккумулятор зачастую производятся операции ввода и вывода.
В вычислительных машинах с регистровой архитектурой его можно рассматривать как один из регистров общего назначения.
2.20.3. Основная память
Вне зависимости от типа используемых микросхем основная память (ОП) представляет собой массив запоминающих элементов (ЗЭ), организованных в виде ячеек, способных хранить некую единицу информации, обычно один байт. Каждая ячейка имеет уникальный адрес. Ячейки основной памяти организованы в виде матрицы, а выбор ячейки осуществляется путем подачи разрешающих сигналов на соответствующие строку и столбец этой матрицы. Выбор обеспечивается дешифратором адреса памяти, преобразующим поступивший из регистра адреса памяти (РАП) адрес ячейки в разрешающие сигналы, подаваемые в горизонтальную и вертикальную линии, на пересечении которых расположена адресуемая ячейка. Поскольку для современных вычислительных машин характерна значительная емкость основной памяти приходится использовать несколько микросхем запоминающих устройств (ЗУ). В этих условиях процесс обращения к ячейке состоит из выбора нужной микросхемы (на основании старших разрядов адреса) и выбора ячейки внутри микросхемы (определяется младшими разрядами адреса). Первая часть процедуры производится внешними схемами, а вторая – внутри микросхем запоминающего устройства.