ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.07.2024
Просмотров: 1352
Скачиваний: 0
Согласно теоремам разложения функций на конституэнты (составляющие) любая функция может быть разложена на конституэнты "1":
и т.д.
Эти соотношения используются для синтеза логических функций и вычислительных схем.
Логический синтез вычислительных схем
Рассмотрим логический синтез (создание) вычислительных схем на примере одноразрядного двоичного сумматора, имеющего два входа ("а" и "b") и два выхода ("S" и "Р") и выполняющего операцию сложения в соответствии с заданной таблицей:
где – значение цифры суммы в данном разряде;
– цифра переноса в следующий (старший) разряд.
Согласно соотношению (2), можно записать:
Логическая схема сумматора, реализующего полученную функцию, представлена на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Логическая схема сумматора
Здесь изображены логические блоки в соответствии с международным стандартом:
схема ИЛИ, реализующая операцию логического сложения
99
схема И, реализующая операцию логического умножения
схема НЕ, реализующая операцию инверсии
Примечания: 1. В ряде случаев перед построением логической схемы устройства по логической функции последнюю, пользуясь соотношениями алгебры логики, следует преобразовать к более простому виду (минимизировать). 2. Для логических схем ИЛИ, И и НЕ существуют типовые технические схемы, реализующие их на реле, электронных лампах, дискретных полупроводниковых элементах. Для
построения современных ЭВМ обычно применяются системы интегральных элементов, у которых с целью большей унификации в качестве базовой логической схемы используется всего одна из схем: И – НЕ (штрих Шеффера), ИЛИ – НЕ (стрелка Пирса) или И – ИЛИ – НЕ.
ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭВМ
Структура и виды команд
Решение задач на ЭВМ реализуется программным способом, т. е. путем выполнения последовательно во времени отдельных операций над информацией, предусмотренных алгоритмом решения задачи.
Алгоритм – это точно определенная последовательность действий, которые необходимо выполнить над исходной информацией, чтобы получить решение задачи.
Алгоритм решения задачи, заданный в виде последовательности команд на языке вычислительной машины (в кодах машины), называется машинной программой.
Команда машинной программы (иначе, машинная команда) – это элементарная инструкция машине, выполняемая ею автоматически без каких-либо дополнительных указаний и пояснений.
Машинная команда состоит из двух частей: операционной и адресной.
Операционная часть команды – это группа разрядов в команде, предназначенная для представления
кода операции машины.
Адресная часть команды – это группа разрядов в команде, в которых записываются коды адреса (адресов) ячеек памяти машины, предназначенных для оперативного хранения информации, или иных объектов, задействованных при выполнении команды. Часто эти адреса называются адресами операндов, т. е. чисел, участвующих в операции.
По количеству адресов, записываемых в команде, команды делятся на безадресные, одно-, двух- и трехадресные.
Типовая структура трехадресной команды:
где КОП - код операции;
a1 и а2 – адреса ячеек (регистров), где расположены соответственно первое и второе числа,
участвующие в операции;
а3 – адрес ячейки (регистра), куда следует поместить число, полученное в результате выполнения операции.
100
Типовая структура двухадресной команды:
КОП a1 a2
где a1 – это обычно адрес ячейки (регистра), где хранится первое из чисел, участвующих в операции, и
куда
после завершения операции должен быть записан результат операции; а2 – обычно адрес ячейки (регистра), где хранится второе участвующее в операции число.
Типовая структура одноадресной команды:
КОП а1 а2
где a1 – в зависимости от модификации команды может обозначать либо адрес ячейки (регистра), где хранится одно из чисел, участвующих в операции, либо адрес ячейки (регистра), куда следует поместить число – результат операции.
Безадресная команда содержит только код операции, а информация для нее должна быть заранее помещена в определенные регистры машины (безадресные команды могут использоваться только совместно с командами другой адресности).
Пример 4.13. Поступила представленная на языке символического кодирования команда:
СЛ 0103 5102
Такую команду следует расшифровать так: "сложить число, записанное в ячейке 0103 памяти, с числом, записанным в ячейке 5102, а затем результат (т.е. сумму) поместить в ячейку 0103".
Примечание. В кодах машины такая команда содержит только двоичные цифры записанных выше объектов.
Состав машинных команд
Современные ЭВМ автоматически выполняют несколько сотен различных команд. Например, стандартный набор современных ПК содержит около 240 машинных команд. Все машинные команды можно разделить на группы по видам выполняемых операций:
§операции пересылки информации внутри ЭВМ;
§арифметические операции над информацией;
§логические операции над информацией;
§операции обращения к внешним устройствам ЭВМ;
§операции передачи управления;
§обслуживающие и вспомогательные операции.
Пояснения требуют операции передачи управления (иначе ветвления программы), которые служат для изменения естественного порядка выполнения команд. Бывают операции безусловной передачи управления и операции условной передачи управления.
Операции безусловной передачи управления требуют выполнения после данной команды не следующей по порядку, а той, адрес которой в явном или неявном виде указан в адресной части.
Операции условной передачи управления требуют тоже передачи управления по адресу, указанному в адресной части команды, но только в том случае, если выполняется некоторое заранее оговоренное для этой команды условие. Это условие в явном или неявном виде указано в коде операции.
4.2. ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ
101
§Основные блоки ПК и их назначение
§Внутримашинный системный интерфейс
§Функциональные характеристики ПК
ОСНОВНЫЕ БЛОКИ ПК И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ
Понятие архитектуры и структуры
Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре
ифункциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные
идополнительные.
Основные функции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами. Дополнительные функции повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др. Названные функции ЭВМ реализуются с помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.
Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.
Персональный компьютер – это настольная или переносная ЭВМ, удовлетворяющая требованиям общедоступности и универсальности применения.
Достоинствами ПК являются:
§малая стоимость, находящаяся в пределах доступности для индивидуального покупателя;
§автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;
§гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту;
§"дружественность" операционной системы и прочего программного обеспечения,
обусловливающая возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки;
§высокая надежность работы (более 5 тыс. ч наработки на отказ).
Структура персонального компьютера
Рассмотрим состав и назначение основных блоков ПК (рис. 4.2).
Примечание. Здесь и далее организация ПК рассматривается применительно к самым распространенным в настоящее время IBM PC-подобным компьютерам (см.
гл.5).
102
Рис. 4.2. Структурная схема персонального компьютера
Микропроцессор (МП). Это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
Всостав микропроцессора входят:
§устройство управления (УУ) – формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов;
§арифметико-логическое устройство (АЛУ) – предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (в
некоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается дополнительный математический сопроцессор);
§микропроцессорная память (МПП) – служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины. МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого
быстродействия машины, ибо основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи,
поиска и считывания информации, |
необходимую для эффективной |
работы |
быстродействующего микропроцессора. |
Регистры – быстродействующие ячейки памяти |
|
различной длины (в отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие);
§интерфейсная система микропроцессора – реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной. Интерфейс
103