Вопрос№34. Архитектура современных пэвм. Логическая структура. Назначение узлов и блоков. Характеристика внутреннего и внешнего интерфейса.

Профессиональные персональные ЭВМ используют в кон­кретной профессиональной сфере, все программные и техниче­ские средства ориентированы на конкретную профессию. Одна­ко независимо от профессиональной направленности ЭВМ их основное назначение — выполнение рутинной работы: они осу­ществляют поиск информации в различных справочно-нормативной документации и архивах, составляют типовые формы документации, ведут дневник или лабораторный журнал, фик­сируют результаты исследований, запоминают и выдают по за­просу пользователя информацию по данной профессиональной деятельности и т. д.

В настоящее время одними из самых популярных компью­теров стали модель фирмы IBM PC и ее модернизированный вариант IBM PC XT, который по архитектуре, программному обеспечению, внешнему оформлению считается базовой мо­делью персонального компьютера. Рассмотрим основную струк­туру и характеристики персонального компьютера IBM PC XT [45J. В состав базового комплекта (рис. 3.11) входят; систем­ный блок 2, дисплей / с цветным изображением, клавиатура 6, печатающее устройство 4 (принтер). На рисунке, кроме того, показаны накопитель 3 на гибком магнитном диске и накопи­тель 5 на винчестерском диске.

Основой персонального компьютера является системный блок. Он организует работу, обрабатывает информацию, про­изводит расчеты, обеспечивает связь человека и ЭВМ. Пользо­ватель не обязан досконально разбираться в том, как работает системный блок. Это удел специалистов. Но он должен знать, из каких функциональных блоков состоит компьютер. Мы не имеем четкого представления о принципе действия функциональных внутренних блоков окружающих нас предметов — холо­дильника, газовой плиты, стиральной машины, автомобиля, но должны знать, что заложено в основу работы этих устройств, каковы возможности составляющих их блоков. Системный блок персонального компьютера состоит из си­стемной платы, имеющей размеры 212X300* мм (рис. 3.12) и расположенной в самом низу, динамика, вентилятора, источ­ника питания, двух дисководов. Один дисковод обеспечивает ввод-вывод информации с винчестерского диска, другой — с гиб­ких магнитных дисков.

 

Системная плата (рис. 3.13) является центральной частью ЭВМ и составлена из нескольких десятков интегральных схем разного назначения. Микропроцессор выполнен в виде одной большой интегральной схемы. Предусмотрено гнездо для до­полнительного микропроцессора Intel 8087 — выполнения опе­рации с плавающей запятой. При необходимости повысить про­изводительность компьютера можно поместить его в это гнездо. Имеется несколько модулей постоянной и оперативной памяти. В зависимости от модели предусмотрены от 5 до 8 разъемов, куда вставляются платы различных адаптеров.

Адаптер — это устройство, которое обеспечивает связь ме­жду центральной частью ЭВМ и конкретным внешним устрой­ством, например между оперативной памятью и принтером или винчестерским диском. На плате также устанавливают несколь­ко модулей, выполняющих вспомогательные функции при ра­боте с компьютером. Имеются переключатели, которые необхо­димы для обеспечения работы компьютера при выбранном со­ставе внешних устройств (конфигурация компьютера}.

 

На рис. 3.13 обозначено: / — шины ввода-вывода накопителя на магнитной ленте и клавиатуры; 2 — центральный процессор; 3 — гнездо для дополнительного процессора; 4 — вспомогатель­ные модули; 5 — интегральные схемы постоянной памяти; 6 — вспомогательные модули, переключатели; 7 — выход звуковой сигнализации; 8 — интегральные схемы оперативной памяти; 9 — пять разъемов расширения.

Вопрос№35. Взаимодействие процессора и запоминающего устройства в процессе выполнения программы. Рассмотреть различные варианты машинных команд

 

Простейшее взаимодействие МП и ОП, во время работы одного из этих компонентов, другой в состоянии ожидания.

Рассмотрим простейшую команду: mov a,1.

 

Команда в машинном коде	Команда на языке ассемблер	Описание
C705	Mov	Кодом операции для данной команды является считывание порции инф-ции из одного места и перезаписывание ее в другое
		Код C705 сообщает процессору, что размер пересылаемой порции данных 4 байта.
	A	Место назначения для операции перемещения - это ячейка ОП, адрес, которой обозначается буквой a.
		Записываемый операнд хранится в самой команде и закодирован 4 байтами

 

Рис. 1

 

На рисунке 1 представлено простейшее взаимодействие МП и ОП. Рассмотрим ее по тактам:

1- процессор дает ОП адрес команды и памяти посылается управляющий сигнал, на чтение.

2- Оп выдает запрашиваемую инф.(C705),

3- Расшифровка кода операции.

4- Выдача в ОП адреса следующей части команды.

5- Оп выдает(42011571).

6- Запрос последней части команды (выдача в ОП последней части команды(01000000)).

7- ОП выдает(01000000).

8- Выдача ОП адреса (42011571).

9- Запись операнда (01000000) по адресу (42011571).

 

Рассмотрим суперскалярную технологию взаимодействия МП и ОП.

Суперскалярная технология позволяет процессору выполнять операции одновременно, что достигается несколькими совместно работающими устройствами в процессоре.

 

Рассмотрим две одновременно выполняющиеся команды A и B.

1 команда (А)- С705, 42011571, 01000000.

mov a, 1

2 команда (В)- С705. 88964012, 32000000

mov b, 1

Рис. 2

 

На Рис.2 представлена суперскалярная технология взаимодействия МП и ОП рассмотрим ее по тактам:

1- Считывание операционной части команды А (выдача на шину адреса, адреса первой части команды А).

2- ОП выдает запрашиваемую информацию (С705).

3- Считывание операционной части команды В.

4- Оп выдает запрашиваемую информацию (С705).

5- Расшифровка кода операции команды А.

6- Запрос второй части, команды А.

7- Расшифровка кода операции команды В.

8- ОП выдает (42011571).

9- Запрос второй части, команды В.

10- Оп выдает (88964012).

11- Запрос последней части команды А

12- ОП выдает (01000000).

13- Запрос последней части команды В.

14- Оп выдает (32000000).

15- Выдача ОП адреса (42011571).

16- Запись операнда (01000000) по адресу (42011571).

17- Выдача ОП адреса (88964012).

18- Запись операнда (32000000) по адресу (88964012).

 

Вопрос №36, Дать определение сумматора в зависимости от его назначения. Нарисовать схему полного четырехразрядного сумматора и пояснить принцип ее действий. Построить схему сумматора на логических элементах.

 

Сумматором называется функциональный узел, выполняющий операцию арифметического сложения двух двоичных чисел. Простейшим является одноразрядный неполный сумматор, который называется полусумматором. Он имеет два входа, на которые подаются электрические сигналы (уровни напряжения), соответствующие значениям данных разрядов (ai, bi) суммируемых чисел. Выходов у полусумматора тоже два. На одном выдается результат суммы (Si), а на другом – результат переноса из данного разряда в следующий (Pi+1) (Рис. 28).

 

Рис. 28. Электрическая схема полусумматора и его условное графическое обозначение.

Поскольку у полусумматора только два входа, то его нельзя применять в случае, когда возникает перенос из младшего разряда в данный, т.к. нет входа, на который можно подать сигнал переноса. В большинстве случаев применяется полный одноразрядный сумматор, имеющий три входа (ai, bi, pi) и два выхода (Si и Pi+1). Полный сумматор строится на полусумматорах с применением логических элементов. (Рис. 29). Следует обратить внимание на то, что все три входа сумматора равнозначны, т.е. не имеет значение на какой вход подавать сигнал переноса, а на какие – разряды чисел.

 

Рис. 29. Электрическая схема полного одноразрядного сумматора и его условное графическое обозначение

 

Для сложения многоразрядных двоичных чисел применяются многоразрядные сумматоры, которые строятся на одноразрядных, причем выход переноса сумматора младшего разряда соединяется со входом сумматора старшего разряда. Многоразрядные сумматоры применяются для построения арифметико-логических устройств процессоров и сопроцессоров.

Рис. 30. Электрическая схема многоразрядного (четырехразрядного) сумматора и его условное графическое обозначение.