Слайд 1МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. Н.Э. Баумана
ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ
ПОДГОТОВКА
ФАКУЛЬТЕТ ВОЕННОГО ОБУЧЕНИЯ
Военная кафедра
№1
Слайд 2ТЕМА №5
КОМПЛЕКС ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ АСУ
ВОЕННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА
ЗАНЯТИЕ №4
Вычислительное устройство (ВчУ) СВ
Слайд 3Учебные и воспитательные
цели занятия:
Изучить назначение, состав и технические характеристики ВчУ.
2.
Изучить форматы команд и чисел ВчУ.
3. Изучить структурную схему ВчУ
и порядок взаимодействия элементов по ней.
Слайд 4УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ
Назначение, состав и технические характеристики ВчУ СВ.
2. Форматы
команд ВчУ СВ.
3.Структурная схема ВчУСВ. Операционное устройство.
4. Структурная схема ВчУ СВ. Устройство управления.
4
Слайд 5ВчУ является основным операционным устройством СВ и предназначено для:
арифметической и
логической обработки числовой информации, поступающей из ЗУ;
организации приоритетного прерывания выполняемой
программы под воздействием заявок от внешних и внутренних абонентов;
инициации работы устройства обмена СВ с помощью разовых команд.
1. Назначение, состав и технические характеристики ВчУ.
5
Слайд 6ВчУ конструктивно состоит из двух блоков:
двухъярусный блок ВчУ1;
одноярусный блок ВчУ2;
1. Назначение, состав и технические характеристики ВчУ.
6
Слайд 7
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
ВчУ представляет собой
одноадресную вычислительную машину с 16-тью 36-ти разрядными или 32-мя 18-ти
разрядными оперативными регистрами (ОР).
2.1. Формат информационного слова.
Формат информационного слова, хранящегося в ЗУ, имеет вид: (рис.1)
Слайд 8
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
32-разрядное слово разбито
на два полуслова: старшее полуслово (0-15 разряды) и младшее полуслово
(16-31 разряды). В свою очередь каждое полуслово состоит из двух байтов (старший и младший), каждому байту соответствует контрольный разряд:
0-му байту - К0 (32р)
1-му байту - К1 (33р)
2-му байту - К2 (34р)
3-му байту - К3 (35р)
Слайд 9
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
2.2. Форматы команд.
В зависимости от типа выполняемой операции, все команды
могут быть разбиты на 5 форматов. Длина команды фиксированная для всех форматов и равна 36 разрядам (32 инф. + 4 контрольных).
Форматы команд ВчУ имеют вид, показанный на рис.2.
Рис.2. Формат команды ВчУ.
Слайд 10
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
Обозначения:
КОП — код
операции (0…4 разряды);
КФЧ — код конфигурации числа;
И — признак индексации;
А1
— первый адрес команды;
А2 — второй адрес команды;
Слайд 11
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
КОП — определяет
действия ВчУ в течении определенного промежутка времени с соответствующей комбинацией
устройств, блоков, элементов, участвующих в выполнении заданной операции.
КФЧ (3-х разрядный) — определяет вид конфигурации числовой информации при выполнении арифметических и логических операций.
Слайд 12
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
И (3-х разрядный)
— введен в формат большинства команд для изменения адреса второго
операнда при организации ветвлений в программе и вычислений.
Первый адрес команды А1-пятиразрядный по нему происходит обращение только к оперативным регистрам. В ВчУ 16 оперативных 36 разрядных регистров. В 11-14 разрядах указывается номер регистра, в 15 разряде — номер полуслова. Четный адрес указывает на обращение к старшему полуслову, нечетный - на младшее полуслово.
Второй адрес команды А2 - 16 разрядный и по нему происходит обращение как к ОР, так и к ЗУ.
Слайд 13
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
2.3. Формирование исполнительных
адресов.
Исполнительный адрес состоит из двух составляющих:
адреса модуля
адреса в
модуле ЗУ.
Адрес модуля всегда 4-х разрядный. Адрес в модуле при обращении к ДЗУ 14-разрядный, при обращении к ОЗУ — 12-ти разрядный.
Слайд 14
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
Распределение разрядов полного
адреса
Обозначения:
А2 — второй исполнительный адрес;
ССП — регистр слово состояния процессора.
Слайд 15
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
2.4. Конфигурирование обрабатываемой
информации.
Необходимость частой упаковки и распаковки информации и экономии памяти требует
записи нескольких чисел в одну ячейку памяти. Для сокращения числа служебных команд и времени реализации алгоритма функционирования СВ предусмотрена возможность работы с числовой информацией разной разрядности — конфигурирование чисел.
Конфигурирование чисел в ВчУ заключается в делении 36 разрядного числа на два полуслова: активное и пассивное.
Слайд 16
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
Системой команд ВчУ предусмотрено шесть видов конфигураций, определяемых 3-х разрядным
КФЧ (рис.4), которые выполняются по одной из трех команд пересылок информации между ОР и ОЗУ: П1, П2 и П3.
По команде П1 производится пересылка информации из ОЗУ в ОР, по команде П2 — из ОР в ОЗУ, по команде П3 — конфигурированное содержимое ячеек ОР и ОЗУ меняется местами.
Слайд 17
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
2.6. Команды ВчУ.
ВчУ
оперирует с 53 командами, которые делятся на пять групп команд
в соответствии с форматом.
Состав команд.
1. Группа арифметических и логических команд:
СЛОЖЕНИЕ 1…3 (СЛ1…СЛ3);
ВЫЧИТАНИЕ 1…3 (ВЧ1…ВЧ3);
ДИЗЪЮНКЦИЯ 1…3 (Д1…Д3);
КОНЪЮНКЦИЯ 1…3(К1…К3);
СРАВНЕНИЕ 1…3 (СР1…СР3);
СДВИГ 1…3 (СД1…СД3);
НОРМАЛИЗАЦИЯ (НОРМ);
УМНОЖЕНИЕ (УМН);
ДЕЛЕНИЕ (ДЕЛ).
Слайд 18
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
2. Группа команд
пересылки информации:
ПЕРЕСЫЛКА ИНФОРМАЦИИ ИЗ ЗУ В ОР (П1);
ПЕРЕСЫЛКА
ИНФОРМАЦИИ ИЗ ОР В ЗУ (П2);
ПЕРЕСЫЛКА ИНФОРМАЦИИ ИЗ ОР В ЗУ (И);
ИЗ ЗУ В ОР (П3).
Слайд 19
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
3. Группа команд
ОР и регистров ВчУ:
ЗАГРУЗКА ОПЕРАТИВНЫХ РЕГИСТРО (ЗОР);
УСТАНОВКА ЗАЯВКИ
(УЗ);
ИСКЛЮЧЕНИЕ ЗАЯВКИ (ИЗ);
УСТАНОВКА МАСКИ (УМ);
ИСКЛЮЧЕНИЕ МАСКИ (ИМ);
ВЫДАЧА РАЗОВЫХ КОМАНД (ВРК);
Слайд 20
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
4. Группа команд
передачи управления по адресу:
БЕЗУСЛОВНАЯ ПЕРЕДАЧА УПРАВЛЕНИЯ ПО АДРЕСУ
(БПА);
УСЛОВНАЯ ПЕРЕДАЧА УПРАВЛЕНИЯ ПО АДРЕСУ ПО СИГНАЛУ (УПА);
УСЛОВНАЯ ПЕРЕДАЧА УПРАВЛЕНИЯ ПО ОДНОРАЗРЯДНОМУ ПРИЗНАКУ (УППР)
Слайд 21
2. Форматы команд и чисел ВчУ
6
5. Группа специальных
команд:
ИЗМЕНЕНИЯ АДРЕСА СЛЕДУЮЩЕЙ КОМАНДЫ
(ИЗА);
ДЕШИФРАЦИИ ЗАЯВКИ (ДШЗ);
ПОЛУЧЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО КОДА (ДК);
БЕЗУСЛОВНОГО ОСТАНОВА С ПЕРЕДАЧЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ПО АДРЕСУ (ПА);
БЕЗУСЛОВНОГО ОСТАНОВА С ПЕРЕДАЧЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ПО ЯЧЕЙКЕ (ПЯ).
Слайд 22
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
Вопрос 3. Структурная
схема ВчУ. Операционное устройство.
Вычислительное устройство (ВчУ) СВ состоит из двух
функциональных блоков:
операционного устройства (ОУ);
устройства управления
Слайд 23
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
3.1. Назначение и
состав операционного устройства ВчУ.
Операционное устройство (ОУ) ВчУ предназначено для выполнения
функций:
арифметической и логической обработки информации;
управления очередностью выборки команд и выработки сигналов, управляющих взаимодействием с ЗУ;
формирование чисел переменной длины при чтении информации из памяти и при записи в ОЗУ;
приема и управления приоритетным прерыванием;
инициации работы устройства обмена (УО) СВ;
организация взаимодействия с пультом оперативного управления ПОУ СВ;
организация контроля правильности работы оборудования и фиксации сигналов сбоя.
Слайд 24В состав операционного устройства (ОУ) ВчУ входят следующие функциональные устройства:
арифметическое
устройство (АУ);
два конфигуратора чтения (КфЧ 1,КфЧ 2);
конфигуратор записи (Кф3);
схема оперативных
регистров (Сх ОР);
36-разрядный входной регистр (ВР);
схема словосостояния процессора (Сх ССП);
схема взаимодействия с ПОУ СВ (Сх В ПОУ);
схема прерываний (Сх Пр);
схема взаимодействия с ЗУ (Сх В ЗУ).
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
Слайд 25
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
3.1.1. Входной регистр.
36-ти
разрядный входной регистр ВчУ (ВР) предназначен:
для приёма и кратковременного хранения
информации и команд поступающих из ОР, а также распределения этой информации между функциональными частями ВчУ;
для приёма и кратковременного хранения промежуточных результатов вычислений;
для приёма из регистра ССП номера выполняемой команды и выдачи его в сумматор АУ.
Конструктивно входной регистр (ВР) выполнен на четырех ТЭЗах ЛУС-2-О23.
Слайд 26
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
3.1.2. Арифметическое устройство
ВчУ.
Арифметическое устройство (АУ) ВчУ предназначено для арифметической и логической
обработки информации. Арифметическое устройство (АУ) ВчУ совместно с ОР, КфЧ и ВР выполняет ряд арифметических и логических операций: сложение, вычитание, дизъюнкция, конъюнкция, сравнение, умножение, деление, сдвиг и нормализацию, а также формирует исполнительный адрес числа (А2) и номер команды.
Слайд 27
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
Арифметическое устройство (АУ)
ВчУ состоит из следующих основных узлов:
18 разрядный регистр результата (РР1);
9
разрядный регистр результата (РР2);
18 разрядный сдвиговый регистр результата (РР3);
комбинационный сумматор;
нормализатор (Нр);
сдвигатель (Сдв).
Слайд 28
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
Регистр результата (РР1)
предназначен:
для приёма с сумматора и сдвигателя результатов арифметических и логических
операций и выдачи их в ОР;
для приёма номера команд с сумматора АУ и выдачи его в схему ВЗУ;
Конструктивно РР1 собран на двух ТЭЗах ЛУС-2-О23.
Слайд 29
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
Регистр результата (РР2)
предназначен для приема порядка нормализации с нормализатораи выдачи порядка нормализации
в ОР.
Конструктивно РР2 выполнен в ТЭЗе ЛУС-0-016.
Слайд 30
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
Регистр результата (РР3)
предназначен для:
Приема множителя по команде «Умножение» (УМН) из КфЧ2 и
выдачи его
на схему формирования сигналов, управляющих выполнением операции;
Приема в последовательном коде частного по команде «Деление» (ДЕЛ) и выдача его в ОР.
Конструктивно РР3 выполнен в ТЭЗе ЛУС-2-О57.
Слайд 31
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
Сумматор () предназначен
для выполнения арифметических и логических операций над двумя числами, которые
принимаются с КфЧ 1 и КфЧ 2.
Конструктивно сумматор выполнен на двух ТЭЗах ЛУС -0-009.
Слайд 32
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
Нормализатор (Нр) предназначен
для определения в двоичном коде номера самого старшего разряда, содержащего
единицу, и используется для определения константы сдвига нормализуемого числа при выполнении команды «Нормализация».
Конструктивно нормализатор расположен в ТЭЗе ЛУС-0-016.
Слайд 33
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
3.1.3. Схема словосостояния
процессора.
Схема словосостояния процессора (Сх ССП) предназначена для выработки, приема и
хранения информации о состоянии.
Слайд 34
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
3.1.4. Схема оперативных
регистров (Сх ОР)
Схема оперативных регистров (Сх ОР) состоит из двух
основных функциональных узлов:
схемы управления записью в оперативные регистры (Сх У ОР);
шестнадцати 36-разрядных оперативных регистров (ОР) ВчУ.
Схема управления записью в ОР предназначена для:
управления записью в оперативные регистры (ОР) ВчУ;
конфигурирования информации, считанной из памяти.
Слайд 35
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
Оперативные регистры (ОР)
предназначены для:
хранения результатов действия большинства команд;
хранения команд;
хранения одного или двух
операндов при выполнении арифметических, логических операций и операций пересылки;
Слайд 36
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
3.1.5. Конфигураторы чтения(КфЧ1,
КфЧ2) и записи (КфЗ).
Конфигуратор чтения первый (КфЧ1) конфигурирует информацию, поступающую
из оперативных регистров. Совместно с конфигуратором записи (КфЗ) он осуществляет конфигурирование информации при записи в ОЗУ из ОР.
Конфигуратор чтения второй (КфЧ2) конфигурирует информацию, поступающую на входной регистр (ВР) из магистрали чтения (МЧт) или из оперативных регистров (ОР).
Слайд 37
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
3.1.6. Схема взаимодействия
с ЗУ (СхВЗУ).
Схема взаимодействия с ЗУ осуществляет:
анализ вида обращения
(к ЗУ или ОР);
формирует адрес блока ЗУ;
формирует сигналы, управляющие обращением к ЗУ;
управляет выдачей адреса блока ЗУ в магистраль адреса (МА).
Слайд 38
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
Для решения вышеперечисленных
задач схема состоит из следующих устройств:
схемы анализа обращения;
схемы формирования адреса
блока ЗУ;
схемы формирования сигналов, управляющих обращением к ЗУ;
схемы выдачи адреса блока ЗУ в магистраль адреса (МА).
Слайд 39
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
3.1.7. Схема прерывания
программ (Сх Пр)
Схема прерывания программ (Сх Пр) предназначена для:
приема и
хранения заявок на внешние, внутренние и программные прерывания;
программного маскирования принятых заявок;
выработки сигнала, управляющего прерыванием;
прерывания выполняемой программы и организации выполнения вклинивающейся подпрограммы, соответствующей сигналу, вызвавшему данное прерывание;
сброса заявок на прерывание по окончании их обслуживания.
Слайд 40
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
Схема прерывания программ
состоит из:
регистра заявок (РЗ);
регистра масок (РМ);
схемы сборки;
схемы подмены адреса;
схемы поразрядного
сравнения.
Слайд 41
3. Структурная схема ВчУ. Операционное устройство.
6
3.1.8. Схема взаимодействия
с ПОУ (Сх В ПОУ).
Схема взаимодействия с ПОУ (Сх ПОУ)
предназначена для:
приема информации с ПОУ и передачи ее в СВ;
формирования управляющих импульсов;
индикации основных регистров ВчУ.
Для решения этих задач схема взаимодействия с ПОУ состоит из:
схемы приема информации;
схемы формирования контрольных разрядов;
схемы сравнения и анализа;
схемы формирования управляющих импульсов;
схемы управления индикацией.
Слайд 42
4. Структурная схема ВЧУ. Устройство управления ВЧУ.
6
Вопрос 4.
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ВчУ. УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ Вч
4.1 Назначение и состав устройства
управления.
Устройство управления ВчУ (УУ) служит:
для выработки необходимых при выполнении команд сигналов микроопераций, обеспечивающих централизованное управление работой всех устройств ВчУ;
для организации управления обменом ВчУ с ЗУ.
Слайд 43
4. Структурная схема ВЧУ. Устройство управления ВЧУ.
6
Для УУ
выбран ритм функционирования, который называется «ритм переменной синхронизации». Это означает,
что каждая МК выполняется за один цикл следования СИ СВ. Но в том случае, если для продолжения микропрограммы требуется результат предыдущих действий, производится мгновенная блокировка всех управляющих схем до тех пор, пока не реализуются ожидаемое условие.
Слайд 44
4. Структурная схема ВЧУ. Устройство управления ВЧУ.
6
В состав
УУ ВчУ входят следующие устройства (Рис. 15):
шифратор микроопераций (ШМ), предназначенный
для выдачи микрокоманд;
логический блок, предназначенный для выработки адреса следующей микрокоманды;
схема управления выполнения операций умножения и деления.
Слайд 45
4. Структурная схема ВЧУ. Устройство управления ВЧУ.
6
Каждая микрокоманда,
получаемая с вывода ШМ, выполняет следующие функции, указывая:
выполняемые микрооперации;
следующую микрокоманду
с помощью задания адреса выхода из выполняемой микрокоманды.
Слайд 46
4. Структурная схема ВЧУ. Устройство управления ВЧУ.
6
4.2 Логический
блок УУ
В состав логического блока УУ входят:
два 5р регистра
кода операции (РКОП 1 и РКОП 2);
три дешифратора кода операции (Дш КОП 1,2,3);
два 4-разрядных регистра адреса микрокоманд (РАМ 1 и РАМ 1);
схема выработки условий перехода;
два дешифратора адреса микрокоманд (Дш АМ1 и Дш АМ1);
схема выработки адреса опроса микрокоманды (модификатор);
Слайд 47
4. Структурная схема ВЧУ. Устройство управления ВЧУ.
6
а) Регистр
кода операции– предназначен для приёма кода операции из ВР (0-4
разряды), хранения и выдачи его в ДШ КОП.
б) Регистр адреса микрокоманды – предназначен для приёма адреса выхода из выполняемой микрокоманды из ШМ, хранения и выдачи его в ДШ АМ.
в) Схема выработки условий перехода (ВУП) – для формирования признаков, управляющих выборной микрокоманды из шифратора микрокоманд.
Слайд 48
4. Структурная схема ВЧУ. Устройство управления ВЧУ.
6
г) Модификатор
предназначен для выработки из информации, поступающей из ДшКОП1(2,3) ДшАМ1(2) схемы
выработки условий перехода (ВУП) и сигнала АВР поступающего из схемы ССП, опросов шифратора микроопераций (МО), являющихся адресом микрокоманд в позиционном коде.
Конструктивно модификатор расположен в ТЭЗах ЛУС-2-058, ЛУС-2-059, ЛУС-2-084.
Слайд 49
4. Структурная схема ВЧУ. Устройство управления ВЧУ.
6
4.3. Шифратор
микроопераций
Предназначен для выработки управляющих сигналов (микроопераций), поступающих во все устройства
ВчУ и под управлением которых в этих устройствах реализуется выполнение операций, обеспечивающих выполнение команд.
Слайд 50
4. Структурная схема ВЧУ. Устройство управления ВЧУ.
6
4.4 Схема
управления выполнением операций «умножения» и «деления».
Схема управления выполнением операций умножения
и деления предназначена для:
формирования сигналов опросов ШМ;
формирования управляющих сигналов;
коррекции контрольных разрядов промежуточных результатов.
Слайд 51
4. Структурная схема ВЧУ. Устройство управления ВЧУ.
6
Контрольные вопросы:
Назначение
и состав ВчУ.
Формат информационного слова и формат команд.
Формирование исполнительного адреса
А’2.
Принцип конфигурирования обрабатываемой информации и виды конфигураций.
Назначение и состав операционного устройства. Назначение функциональных частей операционного устройства.
Назначение, состав устройства управления ВчУ. Назначение функциональных частей.
Слайд 52
4. Структурная схема ВЧУ. Устройство управления ВЧУ.
6
Задание на
само подготовку:
Изучить назначение и состав ВчУ.
Изучить форматы информационных слов и
команд ВчУ и порядок формирования исполнительного адреса А’2.
Изучить назначение, состав и принцип работы операционного устройства ВчУ.
Изучить назначение, состав и принцип работы устройства управления ВчУ.
Литература:
«Вычислительное устройство СВ». Техническое описание.