Организация операционных устройств.

Под операционным устройством (ОУ) понимается функциональная часть цифровой машины, способная выполнять машинные операции. Машинная операция – операция, определенная командой.

Типовые операции: 1Арифметические. 2Логические. 3Пересылки. 4Передача управления. 5УправлениеВвода/вывода

и другие.

Таким образом под понятие операционное устройство (ОУ) подпадают любые функциональные блоки, реализующие перечисленные действия/операции.

Модель ОУ

Error: Reference source not found

Любое ОУ состоит из операционной части (ОЧ), предназначенной для непосредственного преобразования двоичных кодов, и управляющей части (УЧ), хранящей управляющую информацию в виде микропрограмм (МП). Микропрограмма – функционально завершенная последовательность микрокоманд, описывающих алгоритм выполнения заданной операции. Микрокоманда – управляющее слово (в двоичных кодах), содержащее микроинструкцию (МИ) текущего цикла, предписывающую действия ОЧ, информацию о проверке возможности логических условий (ЛУ) по результатам работы ОЧ и адресную информацию по выборке следующей микрокоманды.

В целом ОУ функционирует следующим образом:

1. В начале машинного цикла (командного цикла) ОУ воспринимает код операции от устройства командного управления ЦВМ для данного ОУ.

2. Активизирует соответствующую МП внутри УЧ, которая начинает автоматически генерировать последовательность МК из данной МП. На выполнение каждой МК отводится один микрокомандный цикл, в ходе которого УЧ генерирует поле микроинструкции, текущие микрокоманды и передает на ОЧ, в соответствии с которым ОЧ выполняет требуемые действия над внешними операндами из множества {А}, внутренними хранимыми операндами множества {В}, формирует соответствующий результат {Z} и ЛУ (например =0, 1, +, -). Результат либо сохраняется как внутренний операнд множества {В}, либо выводится как элемент внешнего множества {Z}, после чего следует очередная микрокоманда в своем цикле, пока не завершится МП (завершится машинный или командный цикл). МИ, поступающие на ОЧ, состоят из микроопераций, каждая из которых управляет определенным узлом или элементом (регистр, сумматор и т.п.).

6. Этапы разработки операционной части.

Организация операционной части (оч).

Общепринятых формальных методов построения ОЧ по алгоритму выполнения операции пока не существует. По этой причине разработчик базируется на соответствующем опыте, либо выбирает ОЧ из известных ОЧ в результате анализа. Все это называется содержательным подходом (методом), в отличие от формального. При формальных подходах структура ОЧ формируется с помощью программ, описывающих алгоритм операции на специальных языках структурного проектирования. Проектировать ОЧ можно с использованием дискретных компонент: электронные элементы, цифровые элементы и узлы малой и средней степени интеграции.

Рекомендуемы алгоритм разработки ОЧ:

1. Алгоритмизация задачи.

2. Выбор и разработка структурной схемы.

3. Определение формата микрокоманды и системы микрокоманд.

4. Моделирование алгоритма в данной системе МК. После каждого этапа возможна циклическая коррекция предыдущих этапов. При положительном результате моделирования алгоритма составляется описание (отображение) алгоритма в данной системе МК – микропрограмма. Выбирается система элементов и структурная схема (отображается функциональная схема в данной системе элементов).

5. Разрабатывается временная диаграмма работы ОЧ на уровне функциональной схемы и моделируется на правильность функционирования ОЧ с возможной циклической коррекцией. При положительном исходе разрабатываются электрические принципиальные схемы, по которым осуществляется макетирование, либо цифровое моделирование на инструментальных ЦВМ. При положительных результатах разрабатываются опытные образцы и начинаются дальнейшие испытания.

7, Пример разработки операционной части для реализации логических операций.