Построение процессоров 3

Общие принципы построения и структура процессоров

Принцип микропрограммного управления. Функции обработки информа­ции в цифровых системах (устройствах) возлагаются на процессор, который вы­полняет все необходимые операции предписанные программой. Построение про­цессоров базируется на принципе микропрограммного управления, согласно ко­торому:

●     любая операция над словами информации (двоичными кодами), реализуемая процессором, рассматривается как сложное действие, которое разделяется на последовательность элементарных действий, называемых микрооперациями;

●     для управления порядком следования микроопераций используются логиче­ские условия, которые отражают состояние процессора после выполняемых микроопераций в виде логического 0 или 1;

●     процесс выполнения операций в процессоре описывается в форме алгоритма. Описание алгоритма, представленное в терминах микроопераций и логиче­ских условий, называется микропрограммой;

●     микропрограмма используется как форма представления функции процессо­ра, на основе которой определяются его структура и порядок функциониро­вания во времени.



Структура процессора. В струк­турно–функциональном отношении процессор разделяется на две части: операционный и управляющий авто­маты (рис. 1.1.1).Построение процессоров 1

Операционный  автомат предназначен:

●     для хранения множества входных (D), выходных (R) и внутренних (S) слов,

●     для получения результата R путем выполнения последовательности микроопераций из заданного на­бора,

●     для формирования множества осведомительных сигналов X, каждый из кото­рых отождествляется с определенным логическим условием. Микрооперации, реализуемые операционным автоматом, инициируются мно­жеством управляющих сигналов Y= {y1,..., yN),  каждый из которых соответствует определенной микрокоманде.

Операционный автомат можно представить в виде трех функциональных моду­лей (рис. 1.1.2): памяти, комбинационной схемы, реализующей микрооперации, и комбинационной схемы, вычисляющей значения логических условий.

Построение процессоров 2

Управляющий автомат генерирует последовательность управляющих сигналов из множества Y, предписанную микропрограммой и соответствующую значениям логических условий X. При выполнении процессором пакета микро­программ на его входы последовательно подаются коды операций, которые соот­ветствуют той или иной микропрограмме. На входы процессора могут поступать внешние сигналы логических условий, а с выходов сниматься сигналы для управ­ления внешними устройствами.

Структура управляющего автомата во многом зависит от принципа его постро­ения. В управляющих автоматах, построенных по принципу схемной логики, необ­ходимая последовательность управляющих сигналов У вырабатывается с помощью определенным образом соединенных логических элементов. При использовании принципа программируемой логики управляющие сигналы У вырабатываются на основе микропрограммы, хранящейся в постоянных запоминающих устрой­ствах или программируемых логических матрицах.

Операционный и управляющий автоматы могут быть заданы своими функция­ми или перечнем выполняемых ими действий, на основании которых строятся схемы автоматов. Функции операционного автомата заданы, если определены множества D, R, S, Y, X.

Функции управляющего автомата задаются операторной схемой алгоритма (микропрограммой) с использованием множеств Y, X. Это может быть граф–схема алгоритма, которая устанавливает порядок проверки логических условий (X) и по­рядок следования управляющих сигналов (Y).

Особенности построения процессоров рассмотрим на примере специализи­рованного процессора, предназначенного для умножения двоичных чисел по ал­горитму Бута.

 

Для более детального и глубокого изучение схемных решений и функциониро­вания процессора в дальнейшем используются результаты компьютерного моде­лирования (схемы устройств и временные диаграммы), полученные с помощью пакета программ MicroLogic II фирмы Spectrum Software.


Рекомендуйте эту статью другим!



mosh1
март 13, 2017 1906

Зависимость мощности от силы тока, формула мощности, физический смысл

Первое упоминание об электричестве встречается в опытах древнегреческого философа Фалеса.…
Полимерные изоляторы
нояб 21, 2014 4001

Полимерные изоляторы, достоинства, конструкция, производство, применение

Полимерные изоляторы используются для крепления и изоляции проводов подстанций,…
Защита электроустановок от ударов молнии 2
июнь 09, 2014 3628

Защита электроустановок от ударов молнии

Электрический ток, возникающий под действием молнии характеризуется низкой частотой. В…
Интерфейсы подключения
фев 05, 2014 4347

Интерфейсы подключения

Поскольку микроэлектроника сейчас применяется практически повсеместно, а развитие её…
Выбор шуруповерта 2
фев 20, 2014 2089

Выбор шуруповерта

Сегодня производители предлагают следующие различные виды шуруповертов, которые могут…