2. Разработка структурной схемы эвм.

Структурная схема ЭВМ показывает состав разрабатываемой системы и взаимодействие входящих в неё устройств. Разрядности ЭВМ принята равной 32.

По заданию архитектура ЭВМ трёхшинная:

• шина адреса (AB) — служит для передачи данных между устройствами (32 разряда).

• шина данных (DB) — используется для передачи адресов, которыми могут являться как адреса оперативной памяти (ОП), так и адреса памяти внешних запоминающих устройств (32 разряда).

• шина управления (CB) — используется для передачи сигналов управления между устройствами.

Структурная схема представлена на рис. 2.1.

ъ

Рис. 2.1. Структурная схема ЭВМ.

Приведём краткое описание представленных на схеме устройств.

Центральный процессор.

Центральный процессор (ЦП) состоит из двух основных компонентов: операционного блока (ОБ) и микропрограммного устройства управления (МУУ). ОБ предназначен для выполнения арифметических, логических и сдвиговых операций. МУУ выполняет функции управления последовательностью микрокоманд, обработки прерываний программ, а также генерации управляющих сигналов для всех устройств, входящих в состав ЭВМ.

Связи:

• С AB — выставление адресов.

• С DB — двунаправленная шина, обмен данными с устройствами.

• С CB — выставление управляющих сигналов.

• С СПП — обработка прерываний.

Система прерывания программ.

Система прерывания программ (СПП) осуществляет обработку запросов прерываний от блоков и ЭВМ и периферийных устройств, расстановку приоритетов прерываний от различных устройств, формирование векторов прерываний и передачу их в процессор. Обеспечивается возможность установки и выдачи слова маски прерываний.

Связи:

• С ЦП — передача данных для осуществления прерывания.

• С ПУ — получение запросов на прерывания.

Система ввода-вывода.

В разрабатываемой ЭВМ применяется система ввода-вывода (СВВ) с прямым доступом к памяти (ПДП). Данный способ организации ввода-вывода подразумевает использование контроллера прямого доступа к памяти (КПДП). В режиме ПДП обмен между памятью и периферийными устройствами (ПУ) производится без участия процессора, что улучшает быстродействие системы и позволяет процессору осуществлять обработку кэшированных данных параллельно с операциями ввода-вывода.

Связи:

• С AB — выставление адресов для ОП.

• С DB — двунаправленная шина, обмен данными между ОП и ПУ.

• С CB — двунаправленная шина, выставление управляющих сигналов, получение инструкций от ЦП.

• С ПУ — обмен данными и получение сигналов готовности ПУ к обмену.

Оперативная память.

Оперативная память (ОП) служит для хранения информации (данных, программ, промежуточных и конечных результатов обработки). Поскольку шина адреса 32-разрядная, то адресное пространство составляет 4 Гслова. Для управления работой ОП и повышения быстродействия в её состав входят устройство управления памятью (УУП) и буфер TLB (Translation Lookaside Buffer — буфер быстрого преобразования адреса). В состав оперативной памяти входит только ОЗУ, функции постоянного запоминающего устройства выполняют внешние запоминающие устройства: «винчестер», НГМД.

Связи:

• С AB — получение адреса ячейки памяти, к которой будет произведено обращение.

• С DB — двунаправленная шина, выдача считанных данных или получение данных для записи.

• С CB — для получения сигналов управления от процессора или СВВ.

Контроллер монитора.

Служит для организации вывода информации на монитор.

Связи:

• С AB — обращение к видеопамяти как части общего адресного пространства машины.

• С DB — двунаправленная шина. Позволяет осуществлять обмен данными между ОЗУ и памятью видеоадаптера.

• С CB — управляющие сигналы для контроллера монитора.

Монитор.

Устройство отображения информации в графическом или текстовом виде. Управление функциями монитора производится контроллером монитора. Связь с контроллером монитора для получения данных для отображения.

Контроллер клавиатуры.

Служит для управления режимами работы с клавиатуры, а также для получения информации о нажатых клавишах.

Связи:

• С DB — выдача скан-кодов нажатых клавишей.

• С CB — получение управляющих сигналов от ЦП.

Клавиатура.

Устройство ввода информации оператором в диалоговом режиме. Связь с контроллером клавиатуры для передачи скан-кодов нажатых клавиш.

Блок синхронизации.

Генерацию системного синхросигнала и выдача его на линию синхронизации.

Блок начальной установки.

Генерация сигнала Reset при включении питания и подача его на МУУ.

Таймер.

Предназначен для деления машинного времени на временные интервалы и выдачи запросов на системное прерывание.

Связи:

• С DB — обмен данными при программировании.

• С CB — получение управляющих сигналов от ЦП.