• Структуры алу

• 

• Классификация алу

• Основные характерные особенности того или иного АЛУ можно отнести к одной из трех групп: особенности обрабатываемой информации, организа­ции выполнения операций и структурной организации.

• Особенности обрабатываемой в АЛУ информации:

  • По форме представления чисел: АЛУ с фиксированной запятой; АЛУ с плавающей запятой; АЛУ с фиксированной и плавающей запятыми (универ­сальные).

  • По используемой системе счисления: АЛУ, работающие в позиционной системе счисления; АЛУ, работающие в непозиционной системе счисления.

  • По разрядности обрабатываемых чисел: АЛУ, выполняющие операции над числами (кодами) фиксированной разрядности; АЛУ, обрабатывающие операнды переменной длины.

  • По кодам, используемым для представления отрицательных чисел: АЛУ с использованием обратных кодов; АЛУ с использованием дополни­тельных кодов.

• Особенности структурной организации АЛУ:

  • По количеству операционных блоков: одноблочные АЛУ и многоблочные АЛУ.

  • По характеру связей: устройства с магистральными и с непосредствен­ными связями.

• Особенности организации выполнения операций:

  • По принципу получения результата: АЛУ с алгоритмической реализа­цией операций; табличные АЛУ; таблично-алгоритмические АЛУ.

  • По степени параллелизма в выпол­нении операций: АЛУ последовательного типа; АЛУ параллельного типа; АЛУ - парал­лельно-последовательные; АЛУ конвейерного типа.

• Назначение уу

• Устройства Управления (УУ) управляют конечным числом блоков ЭВМ, вырабатывают конечные последовательности управляющих сигналов, а значит, имеют конечное число внутренних состояний, входных и выходных сигналов.

• Действия требуемые для выборки команды из оперативной памяти и ее выполнения, называют циклом команды.

• Устройство Управления ЭВМ должно реализовывать следующие функции:

  • Формирование адреса команды, подлежащей выполнению.

  • Выборку очередной команды из памяти и хранение команды или ее части во время выполнения задаваемых командой операций.

  • Определение типа команды и/или операции и формирование соответствующего цикла выполнения команды.

  • Формирование адресов операндов.

  • Извлечение операндов из памяти и отсылку их в АЛУ.

  • Запуск АЛУ на выполнение операции или формирование управляющих сигналов, для управления выполнением операций в АЛУ.

  • Формирование адреса результата и запись его в память.

• Первые три функции относят к управлению выполнением последовательности команд, последние четыре – к управлению выполнением операций.

• Программа, состоящая из последовательности N команд (К1, К2, ..., Кn) загружена в оперативную память, и центральный процессор должен выполнить очередную команду Кi. Адрес этой команды Аi в этот момент времени находится в регистре программного счетчика.

  • Устройство управления вырабатывает сигнал на выборку в ЦП содержимого ячейки памяти по адресу Аi. По этому адресу размещается команда Кi и именно она попадает в ЦП.

  • Значение программного счетчика увеличивается на длину команды Кi, и он указывает на адрес Аi+1, следующей, (i + 1)-й команды Кi+1.

  • После выборки команды ЦП определяет, какую операцию он должен выполнить по этой команде. УУ производит декодирование находящейся в РК команды. В результате декодирования выясняются следующие моменты:

• в РК находится полный код команды или требуется загрузка остальных слов команды;

• какие последующие действия нужны для выполнения данной команды;

• если команда использует операнды, то откуда они должны быть взяты;

• если команда формирует результат, то куда этот результат должен быть помещен.

• Если на предыдущем этапе выясняется, что команда использует операнды, то осуществляется вычисление их адресов. Адрес каждого операнда вычисляется в соответствии с указанным в команде способом адресации.

• Если команда Кi производит некоторую операцию над двумя операндами Оi1 и Оi2. Расшифровав код операции и вычислив адреса операндов Оi1 и Оi2, устройство управления выдает сигналы на выборку из памяти в АЛУ сначала операнда Оi1, затем — операнда Оi2.

• После того как оба операнда считаны из памяти, АЛУ производит требуемую операцию и получает результат R .

• Устройство управления вырабатывает сигналы на запись результата R команды Кi в память . После этого центральный процессор переходит к выполнению команды Кi+1 .

• Отклонение от стандартного цикла команды в последовательной ЭВМ происходит в двух случаях — при изменении порядка выполнения команд программы и при операциях ввода-вывода.

• Если в качестве i-й команды выступает команда перехода, вызова подпрограммы или возврата из подпрограммы, то пункты 1-3 стандартного цикла выполняются. Но результатом выполнения команды в этом случае будет не результат операции, а соответствующее изменение программного счетчика. Его новое значение будет равно адресу той команды, на выполнение которой следует перейти.

• Для ввода-вывода информации в составе программы используются специальные команды ввода-вывода. Если на 3-м шаге цикла команды после декодирования выясняется, что очередная команда предписывает выполнить операцию ввода-вывода, то устройство управления активизирует соответствующий канал (порт) ввода-вывода, а через него — необходимое устройство ввода-вывода. Результатом такой команды будет либо считывание информации в центральную часть ЭВМ при вводе, либо запись информации на соответствующее устройство вывода.