Микропроцессоры и основные понятия (стр. 2 из 17)
- микропрограммное устройство (устройство управления), задающее последовательность микрокоманд (команд);
- операционное устройство (АЛУ), в котором реализуется заданная последовательность микрокоманд (команд).
В состав арифметическо-логического устройства, условно, для примера на картинке, включается регистры Рг1 — Рг7, которые служат для обработки информации, поступающей из оперативной или пассивной памяти N1, N2, …NS и логические схемы, которые используются для обработки слов по микрокомандам, поступающим из устройства управления. Различают два вида микрокоманд: внешние — такие микрокоманды, которые поступают в АЛУ от внешних источников и вызывают в нём преобразование информации (на рисунке 2 это микрокоманды А1,А2,…,Аn) и внутренние — те, которые генерируются в АЛУ и оказывают влияние на микропрограммное устройство, изменяя таким образом нормальный порядок следования команд. р1, p2,…, pm на рисунке 2 — это и есть микрокоманды. А результаты вычислений из АЛУ передаются в ОЗУ по кодовым шинам записи у1, у2, …, ys.
Функции регистров, входящих в арифметическо-логическое устройство
- Рг1 — сумматор (или сумматоры) — главный регистр АЛУ, в котором образуется результат вычислений;
- Рг2,Рг3 — регистры операндов (слагаемого/сомножителя/делителя/делимого и др.) в зависимости от выполняемой операции;
- Рг4 — регистр адреса (или адресные регистры), предназначенные для запоминания (бывает что формирования) адреса операндов результата;
- Рг6 — k индексных регистров, содержимое которых используется для формирования адресов;
- Рг7 — l вспомогательных регистров, которые по желанию программиста могут быть аккумуляторами, индексными регистрами или использоваться для запоминания промежуточных результатов.
Часть операционных регистров могут быть адресованы в команде для выполнения операций с их содержимым и их называют программно-доступными. К таким регистрам относятся: сумматор, индексные регистры и некоторые вспомогательные регистры. Остальные регистры нельзя адресовать в программе, то есть они являются программно-недоступными.
4.Элементы памяти. Элементы преобразования логической информации.
Памятью компьютера называется совокупность устройств для хранения программ, вводимой информации, промежуточных результатов и выходных данных. Классификация памяти представлен на рисунке:
Внутренняя память предназначена для хранения относительно небольших объемов информации при ее обработке микропроцессором.
Внешняя память предназначена для длительного хранения больших объемов информации независимо от того включен или выключен компьютер.
Логические элементы — устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме (последовательности сигналов высокого — «1» и низкого — «0» уровней в двоичной логике, последовательность "0", "1" и "2" в троичной логике, последовательности "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8"и "9" в десятичной логике). Физически логические элементы могут быть выполнены механическими, электромеханическими (на электромагнитных реле), электронными (на диодах и транзисторах), пневматическими, гидравлическими, оптическими и др.
Логические операции (булева функция) своё теоретическое обоснование получили в алгебре логики.
Логические операции с одним операндом называются унарными, с двумя — бинарными, с тремя — тернарными (триарными, тринарными) и т. д.
Из
возможных унарных операций с унарным выходом интерес для реализации представляют операции отрицания и повторения, причём, операция отрицания имеет большую значимость, чем операция повторения, так как повторитель может быть собран из двух инверторов, а инвертор из повторителей не собрать.Отрицание, НЕТ, НЕ
Инвертор
| A |  |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Повторение, ДА
Повторитель (буфер)
| A | B = A |
| 0 | 0 |
| 1 | 1 |
Преобразование информации требует выполнения операций с группами знаков, простейшей из которых является группа из двух знаков. Оперирование с большими группами всегда можно разбить на последовательные операции с двумя знаками.
Из
возможных бинарных логических операций с двумя знаками c унарным выходом интерес для реализации представляют 10 операций, приведённых ниже.Конъюнкция (логическое умножение). Операция 2И
2И
| A | B | f(AB) |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Мнемоническое правило для конъюнкции с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:
· "1" тогда и только тогда, когда на всех входах действуют «1»,
· "0" тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе действует «0»
Дизъюнкция (логическое сложение). Операция 2 ИЛИ
2ИЛИ
| A | B | f(AB) |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Мнемоническое правило для дизъюнкции с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:
· "1" тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе действует «1»,
· "0" тогда и только тогда, когда на всех входах действуют «0»
Инверсия функции конъюнкции. Операция 2 И-НЕ (штрих Шеффера)
2И-НЕ
| A | B | f(AB) |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Мнемоническое правило для И-НЕ с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:
· "1" тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе действует «0»,
· "0" тогда и только тогда, когда на всех входах действуют «1»
Инверсия функции дизъюнкции. Операция 2 ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса)
2ИЛИ-НЕ
| A | B | f(AB) |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
Мнемоническое правило для ИЛИ-НЕ с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:
· "1" тогда и только тогда, когда на всех входах действуют «0»,
· "0" тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе действует «1»
Эквивалентность (равнозначность), 2 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ_ИЛИ-НЕ
| A | B | f(AB) |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Мнемоническое правило эквивалентности с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:
· "1" тогда и только тогда, когда на входа действует четное количество «1»,
· "0" тогда и только тогда, когда на входа действует нечетное количество «1»,