Тема №3 Операционные устройства. Занятие №1 Структуры операционных устройств

Август 5, 2022

Главная
Информатика
Тема №3 Операционные устройства. Занятие №1 Структуры операционных устройств

Содержание

2. Дисциплина «Структура компьютерных средств» Тема №3 «Операционные устройства» Занятие №1 «Структуры операционных устройств»
3. Учебные вопросы: Операционные устройства с жесткой структурой. Операционные устройства с магистральной структурой. Цели занятия: Изучить структуры
4. Учебный вопрос №1. «Операционные устройства с жесткой структурой» Виды комплексов операционных устройств (ОПУ): ОПУ для арифметической
5. Вопрос №1. «Операционные устройства с жесткой структурой» Рис. 3.1. Динамика изменения соотношения между аппаратной и программной
6. Набор элементов, на основе которых строятся различные ОПУ, называется структурным базисом. Структурный базис ОПУ включает в
7. Операционные устройства с жесткой структурой В ОПУ с жесткой структурой комбинационные схемы жестко распределены между всеми
8. Рис. 3.2. Операционное устройство с жесткой структурой Вопрос №1. «Операционные устройства с жесткой структурой»
9. Затраты времени на выполнение операций типа «сложение» в ОПУ с жесткой структурой равны: TЖ = tВ
10. Достоинством ОПУ с жесткой структурой является высокое быстродействие, недостатком - малая регулярность структуры, что затрудняет реализацию
11. Контрольные вопросы: 1. Охарактеризуйте состав операционных устройств, входящих в АЛУ. 2. Из каких соображений и каким
12. Учебный вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой» B ОПУ с магистральной структурой все внутренние регистры
13. Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой» Рис. 3.3. Магистральное операционное устройство
14. Основным достоинством магистральных ОПУ является высокая универсальность и регулярность структуры, что облегчает их реализацию на кристаллах
15. Магистральные ОПУ классифицируют по виду и количеству магистралей, организации узла регистров общего назначения, типу операционного блока.
16. По функциональному назначению выделяют: магистрали внешних связей, соединяющих ОПУ с памятью и каналами ввода/вывода ВМ; внутренние
17. Рис. 3.4. Трехмагистральное ОПУ: а - структура; б - микропрограмма сложения Вопрос №2. «Операционные устройства с
18. Рис. 3.5. Двух магистральное ОПУ: а - структура; б - микропрограмма сложения Вопрос №2. «Операционные устройства
19. Операция сложения будет выполняться за два такта: • Такт 1: загрузка буферного регистра (БР) одним из
20. Рис. 3.6. Одномагистральное ОПУ: а - структура; б - микропрограмма сложения Вопрос №2. «Операционные устройства с
21. В одномагистральном ОПУ (1М), вместе с тем, возникает необходимость введения не менее двух буферных регистров БР1,
22. Организация узла РОН магистрального операционного устройства Количество регистров в узле РОН магистрального ОПУ обычно превышает тот
23. Организация операционного блока магистрального операционного устройства Тип операционного блока (ОПБ) определяется способом обработки данных. Различают ОПБ
24. Рис. 3.7. Последовательный операционный блок Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»
25. Рис. 3.8. Параллельный операционный блок Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»
26. Рис. 3.9. Обобщенная схема операционного блока Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»
28. Скачать презентацию

Слайд 2

Дисциплина
«Структура компьютерных средств»
Тема №3
«Операционные устройства»
Занятие №1
«Структуры операционных устройств»

Слайд 3

Учебные вопросы:
Операционные устройства с жесткой структурой.
Операционные устройства с магистральной структурой.
Цели

занятия:
Изучить структуры операционных устройств;
Обучить понимать особенности типов операционных устройств.

Слайд 4

Учебный вопрос №1.
«Операционные устройства с жесткой структурой»
Виды комплексов операционных устройств (ОПУ):
ОПУ

для арифметической обработки чисел в форме с фиксированной запятой;
ОПУ для арифметической обработки чисел в форме с плавающей запятой;
ОПУ для логической обработки данных;
ОПУ десятичной арифметики.

Слайд 5

Вопрос №1. «Операционные устройства с жесткой структурой»
Рис. 3.1. Динамика изменения соотношения

между аппаратной и программной реализациями функций АЛУ

Слайд 6

Набор элементов, на основе которых строятся различные ОПУ, называется структурным базисом.

Структурный базис ОПУ включает в себя:
регистры, обеспечивающие кратковремен-ное хранение слов данных;
управляемые шины, предназначенные для передачи слов данных;
комбинационные схемы, реализующие вычисление логических условий и выполнение микроопераций по сигналам от устройства управления.

Вопрос №1. «Операционные устройства с жесткой структурой»

Слайд 7

Операционные устройства с жесткой структурой
В ОПУ с жесткой структурой комбинационные схемы

жестко распределены между всеми регистрами. Каждому регистру придается свой набор комбинационных схем, позволяющих реализовать определенные микрооперации.

Вопрос №1. «Операционные устройства с жесткой структурой»

Слайд 8

Рис. 3.2. Операционное устройство с жесткой структурой
Вопрос №1. «Операционные устройства с

жесткой структурой»

Слайд 9

Затраты времени на выполнение операций типа «сложение» в ОПУ с жесткой

структурой равны:
TЖ = tВ + tС + tП,
где tВ - длительность микрооперации выдачи операндов из регистров; tС - продолжительность микрооперации «сложение»; tП - длительность микрооперации приема результата в регистр.

Вопрос №1. «Операционные устройства с жесткой структурой»

Слайд 10

Достоинством ОПУ с жесткой структурой является высокое быстродействие, недостатком - малая

регулярность структуры, что затрудняет реализацию таких ОПУ в виде больших интегральных схем.

Вопрос №1. «Операционные устройства с жесткой структурой»

Слайд 11

Контрольные вопросы:
1. Охарактеризуйте состав операционных устройств, входящих в АЛУ.
2. Из каких соображений

и каким образом он может изменяться?
3. Поясните понятие «операционные устройства с жесткой структурой».
4. В чем заключается жесткость их структуры?
5. Каковы их достоинства и недостатки?

Вопрос №1. «Операционные устройства с жесткой структурой»

Слайд 12

Учебный вопрос №2.
«Операционные устройства с магистральной структурой»
B ОПУ с магистральной

структурой все внутренние регистры объединены в отдельный узел регистров общего назначения (РОН), а все комбинационные схемы - в операционный блок (ОПБ). Операционный блок и узел регистров сообщаются между собой с помощью магистралей - отсюда и название «магистральное ОПУ».

Слайд 13

Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»
Рис. 3.3. Магистральное операционное устройство

Слайд 14

Основным достоинством магистральных ОПУ является высокая универсальность и регулярность структуры, что

облегчает их реализацию на кристаллах ИС. Магистральная структура ОПУ в современных ВМ является превалирующей.

Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Слайд 15

Магистральные ОПУ классифицируют по виду и количеству магистралей, организации узла регистров

общего назначения, типу операционного блока.
Магистрали могут быть однонаправленными и двунаправлен-ными, соответственно обеспечивающими передачу данных в одном или двух различных направлениях.

Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Слайд 16

По функциональному назначению выделяют:
магистрали внешних связей, соединяющих ОПУ с памятью и

каналами ввода/вывода ВМ;
внутренние магистрали ОПУ, отвечающие за связь между узлом РОН и операционным блоком.

Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Слайд 17

Рис. 3.4. Трехмагистральное ОПУ: а - структура;
б - микропрограмма сложения
Вопрос

№2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Слайд 18

Рис. 3.5. Двух магистральное ОПУ: а - структура;
б - микропрограмма сложения
Вопрос

№2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Слайд 19

Операция сложения будет выполняться за два такта:
• Такт 1: загрузка буферного регистра

(БР) одним из операндов.
• Такт 2: выполнение микрооперации в ОПБ над содержимым БР и одного из РОН; запись результата в РОН.

Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Слайд 20

Рис. 3.6. Одномагистральное ОПУ: а - структура;
б - микропрограмма сложения
Вопрос №2.

«Операционные устройства с магистральной структурой»

Слайд 21

В одномагистральном ОПУ (1М), вместе с тем, возникает необходимость введения не

менее двух буферных регистров БР1, БР2, и длительность операции возрастает до трех тактов (рис. 3.6, б):
• Такт 1: загрузка БР1 одним из операндов.
• Такт 2: загрузка БР2 вторым операндом.
• Такт 3: выполнение микрооперации в ОПБ над содержимым БР1 и БР2; запись результата в один из РОН.

Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Слайд 22

Организация узла РОН магистрального операционного устройства
Количество регистров в узле РОН магистрального

ОПУ обычно превышает тот минимум, который необходим для реализации универсальной системы операций. Избыток регистров используется:
для хранения составных частей адреса (индекса, базы);
в качестве буферной, сверхоперативной памяти для повышения производительности ВМ за счет уменьшения требуемых пересылок между основной памятью и ОПУ.

Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Слайд 23

Организация операционного блока магистрального операционного устройства
Тип операционного блока (ОПБ) определяется способом

обработки данных. Различают ОПБ последовательного и параллельного типа.
В последовательном операционном блоке операции выполняются побитово, разряд за разрядом.
При параллельной организации операционного блока всё разряды операндов обрабатываются одновременно.

Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Слайд 24

Рис. 3.7. Последовательный операционный блок
Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Слайд 25

Рис. 3.8. Параллельный операционный блок
Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Слайд 26

Рис. 3.9. Обобщенная схема операционного блока
Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной

структурой»

Тема №3 Операционные устройства. Занятие №1 Структуры операционных устройств

Содержание

Дисциплина «Структура компьютерных средств»Тема №3 «Операционные устройства»Занятие №1«Структуры операционных устройств»

Учебные вопросы:Операционные устройства с жесткой структурой. Операционные устройства с магистральной структурой.Цели

Учебный вопрос №1.«Операционные устройства с жесткой структурой»Виды комплексов операционных устройств (ОПУ):ОПУ

Вопрос №1. «Операционные устройства с жесткой структурой»Рис. 3.1. Динамика изменения соотношения

Набор элементов, на основе которых строятся различные ОПУ, называется структурным базисом.

Операционные устройства с жесткой структуройВ ОПУ с жесткой структурой комбинационные схемы

Рис. 3.2. Операционное устройство с жесткой структуройВопрос №1. «Операционные устройства с

Затраты времени на выполнение операций типа «сложение» в ОПУ с жесткой

Достоинством ОПУ с жесткой структурой является высокое быстродействие, недостатком - малая

Контрольные вопросы:1. Охарактеризуйте состав операционных устройств, входящих в АЛУ. 2. Из каких соображений

Учебный вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»B ОПУ с магистральной

Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»Рис. 3.3. Магистральное операционное устройство

Основным достоинством магистральных ОПУ является высокая универсальность и регулярность структуры, что

Магистральные ОПУ классифицируют по виду и количеству магистралей, организации узла регистров

По функциональному назначению выделяют:магистрали внешних связей, соединяющих ОПУ с памятью и

Рис. 3.4. Трехмагистральное ОПУ: а - структура; б - микропрограмма сложенияВопрос

Рис. 3.5. Двух магистральное ОПУ: а - структура;б - микропрограмма сложенияВопрос

Операция сложения будет выполняться за два такта:• Такт 1: загрузка буферного регистра

Рис. 3.6. Одномагистральное ОПУ: а - структура;б - микропрограмма сложенияВопрос №2.

В одномагистральном ОПУ (1М), вместе с тем, возникает необходимость введения не

Организация узла РОН магистрального операционного устройстваКоличество регистров в узле РОН магистрального

Организация операционного блока магистрального операционного устройстваТип операционного блока (ОПБ) определяется способом

Рис. 3.7. Последовательный операционный блокВопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Рис. 3.8. Параллельный операционный блокВопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Рис. 3.9. Обобщенная схема операционного блокаВопрос №2. «Операционные устройства с магистральной

Похожие презентации

Дисциплина
«Структура компьютерных средств»
Тема №3
«Операционные устройства»
Занятие №1
«Структуры операционных устройств»

Учебные вопросы:
Операционные устройства с жесткой структурой.
Операционные устройства с магистральной структурой.
Цели

Учебный вопрос №1.
«Операционные устройства с жесткой структурой»
Виды комплексов операционных устройств (ОПУ):
ОПУ

Вопрос №1. «Операционные устройства с жесткой структурой»
Рис. 3.1. Динамика изменения соотношения

Операционные устройства с жесткой структурой
В ОПУ с жесткой структурой комбинационные схемы

Рис. 3.2. Операционное устройство с жесткой структурой
Вопрос №1. «Операционные устройства с

Контрольные вопросы:
1. Охарактеризуйте состав операционных устройств, входящих в АЛУ.
2. Из каких соображений

Учебный вопрос №2.
«Операционные устройства с магистральной структурой»
B ОПУ с магистральной

Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»
Рис. 3.3. Магистральное операционное устройство

По функциональному назначению выделяют:
магистрали внешних связей, соединяющих ОПУ с памятью и

Рис. 3.4. Трехмагистральное ОПУ: а - структура;
б - микропрограмма сложения
Вопрос

Рис. 3.5. Двух магистральное ОПУ: а - структура;
б - микропрограмма сложения
Вопрос

Операция сложения будет выполняться за два такта:
• Такт 1: загрузка буферного регистра

Рис. 3.6. Одномагистральное ОПУ: а - структура;
б - микропрограмма сложения
Вопрос №2.

Организация узла РОН магистрального операционного устройства
Количество регистров в узле РОН магистрального

Организация операционного блока магистрального операционного устройства
Тип операционного блока (ОПБ) определяется способом

Рис. 3.7. Последовательный операционный блок
Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Рис. 3.8. Параллельный операционный блок
Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной структурой»

Рис. 3.9. Обобщенная схема операционного блока
Вопрос №2. «Операционные устройства с магистральной