4.3. Функционирование эвм.

Рассмотрим функционирование трехадресной ЭВМ, выполняющей команды: сложение, вычитание, умножение, деление, ввод и вывод данных, сравнение и условный переход.

Вначале, по сигналам центрального блока управления (ЦБУ), программа И данные читаются из ВЗУ и записываются в ОЗУ. В счетчик команд (СчК) загружается адрес ячейки ОЗУ, в которой находится первая машинная команда программы. По этому адресу из ОЗУ считывается первая команда, которая по шине чтения данных поступает в регистр команд (РгК) и там запоминается на время, необходимое для выполнения данной команды. Операция чтения машинной команды является первым этапом выполнения любой команды.

Выполнение машинной команды включает в себя следующие фазы:

1. Фаза чтения машинной команды из ОЗУ и запись в регистр команд (РгК).

2. Фаза дешифрации кода операции машинной команды.

3. Фаза исполнения машинной команды.

4. Переход к выполнению следующей машинной команды программы.

1 Счетчик команд Счетчик команд . Фаза чтения машинной команды из озу и запись машинной команды в регистр команд.

Чтение машинной команды из ОЗУ и запись ее в РгК выполняется в три этапа:

1. ЦБУ формирует сигнал управления на шину управления в СчК. По этому сигналу из СчК на шину адреса ОЗУ выдается адрес машинной команды, которая должна быть выполнена центральным процессором.

2. ЦБУ формирует сигнал управления на шину управления в ОЗУ. По этому сигналу из ячейки ОЗУ производится чтение машинной команды и выдача ее на шину данных.

3. ЦБУ формирует сигнал управления в РгК. По этому сигналу с шины данных машинная команда записывается в РгК.

2.Фаза дешифрации кода операции машинной команды.

Дешифрация кода операции осуществляется в два этапа:

1. Из РгК код операции машинной команды поступает на входы дешифратора (ДШ). Дешифратор содержит n входов и 2ⁿ выходов.

2. ДШ формирует сигнал на одном из выходов (единичный сигнал, на остальных нулевые) и передает этот сигнал в ЦБУ, где активизируется соответствующая операция.

3.Фаза выполнения машинной команды.

3.1.Команда пересылки данных из регистра в регистр.

ЦБУ формирует сигнал управления в регистр команд.

Из РгК код операции машинной команды поступает на входы дешифратора (ДШ1).

ДШ1 формирует сигнал на одном из выходов (единичный сигнал, на остальных нулевые) и передает этот сигнал в РОН, где активизируются первый регистр.

ЦБУ формирует сигнал управления в РОН. По этому сигналу на шину данных выдается значение первого регистра.

ДШ1 формирует сигнал на одном из выходов (единичный сигнал, на остальных нулевые) и передает этот сигнал в РОН, где активизируются второй регистр.

ЦБУ формирует сигнал управления в РОН. По этому сигналу с шины данных значение первого регистра записывается во второй регистр.

3.2. Команда пересылки данных из регистра в память.

ЦБУ формирует сигнал управления в регистр команд.

Из РгК код операции машинной команды поступает на входы дешифратора (ДШ1).

ДШ1 формирует сигнал на одном из выходов (единичный сигнал, на остальных нулевые) и передает этот сигнал в РОН, где активизируются соответствующий регистр.

ЦБУ формирует сигнал управления в РОН. По этому сигналу данные из регистра выдаются на шину данных.

ЦБУ формирует сигнал управления на шину управления в регистр команд. По этому сигналу из регистра команд на шину адреса выдается адрес операнда.

ЦБУ формирует сигнал управления на шину управления в ОЗУ. По этому сигналу в ячейку памяти, адрес которой установлен на шине адреса, записываются данные, находящиеся на шине данных.

3.3.Комманда пересылки данных из памяти в регистр.

ЦБУ формирует сигнал управления в регистр команд. По этому сигналу из регистра команд на шину адреса выдается адрес операнда.

ЦБУ формирует сигнал управления на шину управления в ОЗУ. По этому сигналу из ячейки ОЗУ, адрес которой установлен на шине адреса, на шину данных выдается значение операнда.

ЦБУ формирует сигнал управления в регистр команд.

Из РгК код операции машинной команды поступает на входы дешифратора (ДШ1).

ДШ1 формирует сигнал на одном из выходов (единичный сигнал, на остальных нулевые) и передает этот сигнал в РОН, где активизируются соответствующий регистр.

ЦБУ формирует сигнал управления в РОН. По этому сигналу с шины данных данные записываются в регистр.

3.4 Команда сложения данных, находящихся в регистрах

ЦБУ формирует сигнал управления в регистр команд.

Из РгК код операции машинной команды поступает на входы дешифратора (ДШ1).

ДШ1 формирует сигнал на одном из выходов (единичный сигнал, на остальных нулевые) и передает этот сигнал в РОН, где активизируются первый регистр.

ЦБУ формирует сигнал управления в РОН. По этому сигналу данные из первого регистра выдаются на шину данных.

ЦБУ передает в АЛУ сигнал. По этому сигналу с шины данных значение первого регистра записывается в во внутренний регистр АЛУ.

ЦБУ формирует сигнал управления в регистр команд.

Из РгК код операции машинной команды поступает на входы дешифратора (ДШ1).

ДШ1 формирует сигнал на одном из выходов (единичный сигнал, на остальных нулевые) и передает этот сигнал в РОН, где активизируются второй регистр.

ЦБУ формирует сигнал управления в РОН. По этому сигналу данные из второго регистра выдаются на шину данных.

ЦБУ передает в АЛУ сигнал. По этому сигналу с шины данных значение второго регистра записывается в во внутренний регистр АЛУ.

ЦБУ формирует сигнал управления в АЛУ и сообщает код операции, который должен быть выполнен. По этим сигналам АЛУ выполняет команду сложения, результат сложения записывает в своем внутреннем регистре.

АЛУ определяет значение признака результата. Если результатом сложения будет не отрицательное число, то признак результата равен 1.

АЛУ формирует единичный сигнал на вход S триггера W, на вход R подается нулевой сигнал. По этим сигналам триггер устанавливается в единичное состояние. На прямом выходе устанавливается единичный сигнал, который поступает на вход логической схемы И1. На инверсном выходе триггера устанавливается нулевой сигнал, который поступает на вход логической схемы И2.

Если результат сложения – отрицательное число, то признак результата равен 0. В этом случае АЛУ формирует единичный сигнал на вход R триггера, на вход S подается нулевой сигнал. Триггер устанавливается в нулевое состояние. На его инверсном выходе R формируется единичный сигнал, который поступает на И2, на прямом выходе S формируется нулевой сигнал, который поступает на И1.

ЦБУ формирует сигнал управления в АЛУ. По этому сигналу АЛУ читает значение суммы из внутреннего регистра и выдает его на шину данных.

ДШ1 формирует сигнал на одном из выходов (единичный сигнал, на остальных нулевые) и передает этот сигнал в РОН, где активизируются первый регистр.

ЦБУ формирует сигнал управления в РОН. По этому сигналу с шины данных данные записываются в первый регистр.