33. Функционирование эвм с шинной организацией.

Шинная организация является простейшей формой организации ЭВМ. В соответствии с приведенными выше принципами фон-Неймана подобная ЭВМ имеет в своем составе следующие функциональные блоки. Центральный процессор (ЦП) — функциональная часть ЭВМ, выполняющая основные операции по обработке данных и управлению работой других блоков. Это наиболее сложный компонент ЭВМ. Состоит из следующих взаимосвязанных составных элементов: арифметико-лочического устройства, устройства управления и регистров.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет основную работу по переработке информации, хранимой в оперативной памяти, В нем выполняются арифметические и логические операции. Арифметико-логическое устройство формирует по двум входным переменным одну — выходную, выполняя заданную функцию. АЛУ содержит в своем составе устройство, хранящее характеристику результата выполнения операции над данными и называемое флаговым регистром .Отдельные разряды этого регистра указывают на равенство результата операции нулю, знак результат операции (+ или -). ВАЛУ имеется набор программно-доступных быстродействующих ячеек памяти, которые называются регистрами процессора.

Регистр данных — служит для временного хранения промежуточных результатов при выполнении операций. Регистр аккумулятор — регистр временного хранения, который используется в процессе вычислений. Регистр указатель стека — используется при операциях стеком, т.е. такой структурой данных, которая работает по принципу: последним вошел — первым вышел.

Индексные, указательные и базовые регистры используются для хранения и вычисления адресовоперандов в памяти. Регистры обназначения, имеющиеся во многих ЭВМ, могут использоваться для любых целей. Кроме перечисленных регистров в состав АЛУ могут входить внутренние системные регистры, не доступные программно и используемые при выполнении команд.

Устройство управления (УУ) — часть центрального процессора. Оно вырабатывает распределенную во времени и пространстве последовательность внутренних и внешних управляющих сигналов, обеспечивающих выборку и выполнение команд. Эти команды задают последовательность простейших низкоуровневых операций: пересылка данных, сдвиг данных, установка и анализ признаков, запоминание результатов. Такие элементарные низкоуровневые операции называют микрооперациями, а команды, формируемые устройством управления, называются микрокомандами. Последовательность микрокоманд, соответствующая одной команде, называется микропрограммой. . В простейшем случае УУ имеет в своем составе три устройства — регистр команды, который содержит код команды во время ее выпол­нил, программный счетчик, в котором содержится адрес очередной ^лежащей выполнению команды, регистр адреса, в котором вычисляются адреса операндов, находящихся в памяти.

Память (ПАМ) — устройство, предназначенное для запоминания, хранения и выборки программ и данных. Память состоит из конечно­го числа ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный номер или адрес. Доступ к ячейке осуществляется указанием ее адреса. Память способна выполнять два вида операций над данными — чтение с со хранением содержимого и запись нового значения со стиранием предыдущего. Как уже говорилось выше, каждая ячейка памяти может использоваться для хранения либо порции данных, либо команды. Оперативная память (ОП) — функциональный блок, хранящий информацию для УУ (команды) и АЛУ (данные).

Периферийные устройства (ПУ). В их число входят устройства двух типов: устройства внешней памяти, предназначенные для до > временного хранения данных большого объема и программ, и коммуникационные устройства, предназначенные для связи ЭВМ с внешним миром. Обмен дан­ными с внешним устройством осуществляется через порты ввода-вывода.. Система шин. Объединение функциональных блоков в ЭВМ осуществляется посредством следующей системы шин: шины дан­ных, по которой осуществляется обмен информацией между блоками (ИМ, шины адреса, используемой для передачи адресов и шины управления для передачи управляющих сигналов. Совокупность этих трех шин называют системной шиной, системной магистралью или системным интерфейсом. Шина состоит из отдельных проводников (линий).

Шириной шины называется коли­чество линий (проводников), входящих в состав шины. Ширина ши­ны адреса определяет размер адресного пространства ЭВМ. Если количество линий адреса, используемых для адресации памяти, равно 20, то общее количество адресуемых ячеек памяти составит 2²⁰ .