И 0.37 - с фиксированной запятой

37 и 0.37 - с фиксированной запятой

37*10^-2 - с плавающей запятой

3. По организации действий над операндами различают блочные и многофункциональные АЛУ

В блочных АЛУ отдельные блоки предназначены для действий над двоично-десятичными числами, отдельно для действий над числами с фиксированной запятой, отдельно с плавающей запятой.

В многофункциональных АЛУ одни и те же блоки обрабатывают числа с фиксированной запятой, плавающей запятой и двоично-десятичные числа.

Многофункциональное АЛУ

Клапаны К1 и К2 объединяют сумматоры 1,2 и 3 для действий над числами с фиксированной запятой.

Для действий над числами с плавающей запятой клапан К2 объединяет сумматоры 2 и 3 для обработки мантисс, а клапан К1 отсоединяет первый сумматор от второго. Сумматор 1 обрабатывает порядки.

4. По структуре АЛУ бывают с непосредственными связями и многосвязными. АЛУ с непосредственной связью В многосвязных АЛУ входы и выходы регистров приемников и источников информации подсоединяются к одной шине. Распределение входных и выходных сигналов происходит под действием управляющих сигналов.

В АЛУ с непосредственной связью вход регистра приемника связан с выходом регистра источника операндов и регистра, в котором происходит обработка.

Например, в этой схеме суммирование происходит так: операнды подаются в регистр 1. Регистр 2 является накапливающим сумматором или автоматом с памятью. Он суммирует слагаемые, поступающие в разные моменты времени и передает результат в регистр 3.

Умножение в этом АЛУ происходит так: множимое помещают в регистр 4, множитель - в регистр 1. Регистры 2 и 3 являются кроме того сдвигающими

регистрами. В зависимости от содержимого разряда множителя, множимое сдвигается на один разряд, если множитель содержит 1, и на два, если множитель содержит 0. Эти частные произведения суммируются в регистре 2.

8. ДЕШИФРАТОР

Дешифратор предназначен для преобразования двоичного кода на входе в управляющий сигнал на одном из выходов. Если входов n то выходных шин должно быть N = 2^n.

X1	X2	X3	Z0	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6	Z7
0	0	0	1	0	0	0	0	0	0	0
0	0	1	0	1	0	0	0	0	0	0
0	1	0	0	0	1	0	0	0	0	0
0	1	1	0	0	0	1	0	0	0	0
1	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0
1	0	1	0	0	0	0	0	1	0	0
1	1	0	0	0	0	0	0	0	1	0
1	1	1	0	0	0	0	0	0	0	1

В зависимости от количества разрядов входного числа и от количества входов элементов, на которых построен дешифратор. Дешифраторы могут быть линейные, у которых все переменные Х1, Х2, Х3 подаются на вход одновременно.

Их быстродействие больше, но более 3-х переменных одновременно подать нельзя, поэтому чаще применяются многокаскадные дешифраторы. Количество элементов в каждом следующем разряде больше, чем в предыдущем.

На вход первого каскада подается один слог, на вход следующего каскада второй слог и результаты коньюнкций, произведенных в первом каскаде.

Простейший линейный дешифратор можно построить на диодной матрице:

В этой схеме используется отрицательная логика. При подаче "1" на анод диода он закрывается. Если закрыты все 3 диода, подсоединенные к одной гориз. линии то на этой линии потенциал -Е, соответствующий уровню "1".

Многокаскадный дешифратор можно организовать вот таким образом:

Два линейных дешифратора обрабатывают по 2 слова. В последнем каскаде образуются конъюнкции вых. сигнала первого каскада. Многокаскадные дешифраторы обладают меньшим быстродействием.

9. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ЦИФРОВОЙ ИНДИКАЦИЕЙ

Схема устроена так, что управляющий. сигнал = 1 гасит соответствующий элемент Z (Zn соотв Yn). Преобразователь работает в соответствии с таблицей:

деся-тичн.	"8421"				cостояние эл-тов Z1-Z7 (Y1 - Y7)
	X4	X3	X2	X1								Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6	Y7
0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1
1	0	0	0	1	1	0	0	1	1	1	1
2	0	0	1	0	0	0	1	0	0	1	0
3	0	0	1	1	0	0	0	0	1	1	0
4	0	1	0	0	1	0	0	1	1	0	0
5	0	1	0	1	0	1	0	0	1	0	0
6	0	1	1	0	0	1	0	0	0	0	0
7	0	1	1	1	0	0	0	1	1	1	1
8	1	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0
9	1	0	0	1	0	0	0	0	1	0	0

Схема преобразователя с цифровой индикацией :

10. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА 8421 В 2421
Код 2421 образуется из кода 8421. До 4-х он повторяет код 8421, а дальше образуется как инверсия дополнения до 9-и. Код 8421 является двоично-десятичным кодом, где коэффициенты 8,4,2 и 1 являются весовыми коэффициентами, т.е. соответствуют "стоимости" каждого разряда. Сочетания: 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111

являются запрещенными. Преобразователи кодов применяются в системах интерфейсов.

8421				2421
X4	X3	X2	X1					Y4	Y3	Y2	Y1
0	0	0	0	0	0	0	0
0	0	0	1	0	0	0	1
0	0	1	0	0	0	1	0
0	0	1	1	0	0	1	1
0	1	0	0	0	1	0	0
0	1	0	1	1	0	1	1
0	1	1	0	1	1	0	0
0	1	1	1	1	1	0	1
1	0	0	0	1	1	1	0
1	0	0	1	1	1	1	1

11. ПРОГРАММИРУЕМАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ МАТРИЦА (ПЛМ) ПЛМ является узлом ЭВМ, функционирование которого определяется программой, записанной в него. ПЛМ может использоваться в качестве дешифратора ПЗУ, например в МП К580, в качестве ПЗУ управляющей памяти.

При записи программы в ПЛМ прожигаются плавкие предохранители, соединяющие транзисторы МДП с шинами матрицы. Матрица М1 называется матрицей конъюнкции. На горизонтальные шины подаются переменные. На вертикальных шинах образуются конъюнкции. На

вертикальных шинах появляется единичный сигнал только тогда, когда все транзисторы, включенные в узлы матрицы и подсоединенные к этой шине закрыты. В узлах матрицы включаются транзисторы МДП.

Прожигание программы в соответствии с назначением матрицы состоит в том, что прожигается плавкий предохранитель и транзистор, подсоединяется к узлу матрицы. Если на входы транзисторов подать нули, то они будут закрыты. Матрица М2 называется матрицей дизъюнкции. На ее горизонтальных шинах появляется сигнал в том случае, если снимать сигнал через инвертор.

12. НАКАПЛИВАЮЩИЙ СУММАТОР

Накапливающий сумматор является автоматом с памятью, т.е. слагаемые могут приходить поочередно в произвольные моменты времени и запоминаться в линиях задержки или в триггерах. Накапливающий. сумматор применяется в асинхронных устройствах, в которых слагаемые не привязаны к тактам тактового генератора.

С приходом слагаемого аi=1 элемент "ИЛИ" устанавливается в "1", триггер устанавливается. в "1". Если bi=1 и приходит через какое-то время после ai, то оно запоминается в линии задержки и

одновременно bi опрокидывает триггер в "0". На инверсном выходе триггера устанавливается "1", следовательно на вторую схему "И" подаются две единицы, следовательно на выходе второй схемы "ИЛИ" формируется цифра переноса в старший разряд, равная "1". Если Pi=0, то цифра суммы, которая снимается с прямого выхода триггера, равна "0". Если Pi=1, то сумма Si=1.

ai	bi	Pi	Si	Pi+1
0	0	0	0	0
0	0	1	1	0
0	1	0	1	0
0	1	1	0	1
1	0	0	1	0
1	0	1	0	1
1	1	0	0	1
1	1	1	1	1

13. ОСНОВНЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ КОМПЛЕКТЫ. Современные микропроцессоры (МП)

МП выполняет функции процессора ЭВМ, т.е. управляет процессом управляет процессом выполнения операций и выполняет их. МП может быть реализован на одном или нескольких кристаллах. Обычно процессор содержит АЛУ, управляющую память. МП выбирает команду из памяти, дешифрирует, выполняет ее, производит арифметические и логические операции, получает данные из устройств ввода и посылает их на устройства вывода. МП вместе с памятью и каналами ввода - вывода является ЭВМ.

МП могут быть однокристальные, многокристальные и секционированные. Однокристальные МП изготавливаются на основе МДП - технологии, а секционированные и многокристальные - на основе биполярных транзисторов.

МДП - транзисторы потребляют меньше энергии, но обладают меньшим быстродействием по сравнению с биполярными транзисторами. В однокристальном МП функции управления, операционная часть и устройство управления реализованы на одном кристалле, а в многокристальном - на разных кристаллах. В секционированных устройство управления, управляющая память и АЛУ реализованы на одном кристалле, но малой разрядности. Для увеличения разрядности следует объединять в параллель несколько МП.

МП, как функциональное устройство ЭВМ характеризуется форматом обработки данных и команд, количеством команд, методом адресации данных, числом внутренних регистров общего назначения (РОН), возможностями организации и адресации стека, параметрами памяти, построением систем прерывания программы, системами ввода - вывода, системами интерфейса.

серия	базовая технология	разряд	число БИС или ИС
К536	Р МДП	8	12
К580	n МДП	8	3
К581	n МДП	16	4
К584	ИЛ	4n	3
К586	n МДП	16	4
К587	К МДП	4n	4
К588	К МДП	16	3
К589	ТТЛ ДШ	2n	8
К1800	ЭСЛ	4n	8
К1801	n МДП	16	2
К1810	n МДП	16	3
К1883	n МДП	8n	4
КР1802	ТТЛШ	8n	11
КР1804	ТТЛШ	4n	4

МП относится к числу программируемых устройств ЭВМ. МП, выполняющий последовательность микроопераций, обладает большей логической и функциональной гибкостью, чем жестко закоммутированные процессоры ЭВМ. Изменяя содержимое ПЗУ и ПЛМ, можно настраиваться на выполнение требований конкретной задачи. МП - комплект - это набор БИС, функционально сопрягаемых и применяемых для построения микроЭВМ. В МП - комплектах К587, К588 устройство управления реализовано на основе ПЛМ. В МП - комплекте К580 имеется БИС, в которой реализован центральный процессор, устройство управления и РОН.

Управляющая память, содержащая микропрограмму из 78 команд, предусмотренных для данного МП, реализована на ПЛМ и находится в одной БИС с центральным процессором и устройством управления. В МП комплекте К589 устройство управления строится в виде микропрограммного управления на базе входящих в комплект БИС. Это позволяет реализовать потребителю требуемый ему набор команд.

МП - комплекты К580, К586 содержат однокристальный МП. Однокристальные МП применяются в простейших устройствах цифровой автоматики и в качестве микроконтроллеров.

Контроллер - устройство управления вводом - выводом. Многокристальные МП - комплекты КР1802 и секционированные КР1804 предназначены для построения микроЭВМ и систем быстродействующей автоматики. Серия К1806, построенная по КМОП - технологии широко применяется в радиотехническом оборудовании судов. Она имеет сопряжение с внешней памятью на жестких дисках с помощью контроллера, соединяющего 4 диска

Применение МП :

1. Встроенные системы контроля и управления. МП встраиваются в оборудование, не комплектуются внешними устройствами и содержат спец. пульт управения и ПЗУ управляющее программой

2. Локальные системы накопления и обработки информации. Локальные - т.е. расположенные на рабочем месте системы накопления и обработки информации, осуществляющие информационное обеспечение специалистов и руководителей. Локальные системы, подключенные к большим ЭВМ с большим объемом памяти, что позволяет создать автоматизированную систему информационного обеспечения.

3. Распределенные системы управления сложными объектами. В распределенных системах схемы обработки данных и МП располагаются вблизи источников информации (двигатели и т.д.). Они связаны с центральной системой обработки и накопления данных.

4. Распределенные системы параллельных вычислений. В том случае, если позволяет алгоритм решения задачи, несколько процессоров проводят выполнения данной задачи.

МП и микроЭВМ используются в системах управления радиотехническим оборудованием судов. Микро ЭВМ решает навигационные задачи, распознает цели, решает оперативно - технические задачи, выполняет автоматическое слежение за целью и т.д.

14. ТИПОВАЯ СТРУКТУРА ОБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ЧАСТИ МП
А - аккумулятор

СК - счетчик команд

РК - регистр команд

РАП - регистр адреса памяти

РДП - регистр данных памяти

Процесс выполнения команды состоит из 2-х циклов: цикла выборки и исполнительного цикла. Цикл выборки начинается со считывания из счетчика команд номера ячейки ОЗУ, содержащей код команды. После считывания содержимое счетчика команд сразу увеличивается на 1. Номер ячейки ОЗУ передается через регистр адреса памяти и адресную шину в дешифратор ОЗУ.

Дешифратор ОЗУ выбирает ячейку ОЗУ, содержащую код команды. Код команды считывается из ОЗУ и через шину данных передается в регистр данных памяти. Из регистра данных памяти код команды передается в регистр команд где он хранится до конца выполнения команды и через аккумулятор код команды передается в АЛУ. АЛУ анализирует код команды и если не нужно дополнительного обращения к памяти переходит к исполнительному циклу.

Если же нужно дополнительное обращение к памяти, то МП переходит ко второму машинному циклу, который так же начинается с цикла выборки. МП запрашивает в ОЗУ дополнительные данные и выполняет команды.

Команды могут выполняться за 1,2 или 3 машинных цикла. В каждом машинном цикле происходит только одно обращение к памяти. Выполнение команды происходит под управлением сигналов, вырабатываемых устройством управления. При выполнении команды АЛУ взаимодействует с РОН. РОН используются для кратковременного хранения операндов и результатов.

Триггеры состояния сигнализируют о следующих состояниях МП: обнуление аккумулятора, содержимое знакового разряда, переполнение разрядной сетки, цифры переносов из 8-го и 4-го разрядов, содержимое разряда контроля на четность и нечетность. Адресная шина является однонаправленной, а шина данных - двунаправленной. СТЕК - особый вид памяти, расширяющий функциональные возможности МП. Например при выполнении прерывающей программы в СТЕК помещается номер команды возврата и результат выполнения последней команды перед переходом к выполнению прерывающей программы.

15. МИКРО ЭВМ НА БАЗЕ МП К580

Чтобы построить микроЭВМ надо дополнить МП БИСами памяти, УВВ интерфейса, причем они должны сопрягаться с МП по входным и вых. сигналам, по принятому коду для данного МП. При выполнении программы, программа хранится в ОЗУ. Если набор действий МП при выполнении программы ограничен и однообразен, как например в системах управления станков с ЧПУ, то программа хранится в ПЗУ. Если объем памяти ОЗУ недостаточен, то программа может хранится во внешнем запоминающем устройстве, например в магнитном носителе информации.

Процесс выполнения программы МП связан с тактами генератора тактовых импульсов (ГТИ). МП работает в синхронном режиме. ГТИ создает две импульсных последовательности Ф1 и Ф2 амплитудой 12 В и частотой 2МГц. В такте t1 импульсной последовательности Ф1 счетчик команд МП посылает через шину адреса номер ячейки ОЗУ, ПЗУ или УВВ, содержащих код команды. В такте t2 МП ждет сигнал "готовности" от ОЗУ. Этот сигнал означает, что дешифратор ОЗУ выбрал нужную ячейку и код команды считан. Если сигнал "готовность" не приходит, то такт t2 повторяется до тех пор, пока сигнал не придет. В такте t3 МП принимает код команды и передает его в АЛУ. В такте t4 код команды анализируется и если ненужно дополнительное обращение к памяти, то в такте t5 команда выполняется. Если такое обращение необходимо, то тактом t4 заканчивается 1-й машинный цикл. Начинается 2-ой машинный цикл тактом t1, в котором происходит обращение к памяти. В такте t2 второго маш. цикла МП ждет сигнала готовности от ОЗУ и в такте t3 выполняет команду. В каждом машинном такте происходит только одно обращение к памяти. Последовательность Ф2 используется для формирования синхроимпульсов на фоне которых формируется строб состояния. 16. ФОРМАТЫ КОМАНД И СПОСОБЫ АДРЕСАЦИИ

Формат команды определяется разрядностью МП. У МП К580, который является 8-ми разрядным, однобайтовые команды имеют формат 8 разрядов, 2-х байтовые -16, 3-х байтовые -24. Команда должна содержать код операции, адрес первого и второго операнда, адрес результата, адрес следующей команды. МП К580 является 8-ми разрядным, поэтому необходимо сократить кол-во данных, содержащихся в коде команды. Один из операндов всегда помещается в аккумулятор, поэтому его адрес не указывается. Результат помещают по адресу одного из операндов, адрес тоже не указывают. Адрес следующей команды формируется добавлением единицы к содержимому счетчика команд, т.к. команда программы записывается в последовательных ячейках ОЗУ. Код команды должен содержать код операции и адрес 1-го из операндов. Кол-во операций значительно меньше чем кол-во команд. Это объясняется тем, что операнд может быть помещен в РОН, ячейку ОЗУ или содержится в самой команде. В МП К580 используются следующие способы адресации операнда:

1. Прямая, при которой в коде команды указывается номер РОН, содержащего операнд:

мнемоника команды	кодовая комбинация	выполняемая операция
MOV C, D	01 001 010	C ¬ (D)
ADD D	10 000 010	A ¬ (A)+(D)

Первая команда - команда пересылки содержимого регистра D в регистр C . Регистры общего назначения: B, C, D, E, H, L, ячейка памяти М и аккумулятор А при обращении к ним имеют номера:

01 - код операции

001 - номер регистра С

010 - номер регистра В

B	000
C	001
D	010
E	011
H	100
L	101
M	110
A	111

Вторая команда - сложение содержимого регистра D с содержимым аккумулятора и результат помещается в аккумулятор.

10000 - код операции

010 - номер регистра D

2. Непосредственная адресация

Операнд указывается во втором, или во втором и третьем байтах команды.

а. Сложение ADI B1 11 000 110 А ¬ (A)+(B2)

B2 01 001 100 (B2)=4C (16)

б. Пересылка MVID B1 00 010 110 D ¬ (B2)

B2 01 001 110 (B2)=4E (16)

в. Загрузка LXID B1 00 010 011 D ¬ (B3); E ¬ (B2)

B2 01 100 101 (B2)=65 (16)

B3 10 100 101 (B3)=A5 (16)