Местная память (оперативная память)

В состав оперативной памяти (местная память) входят блоки программных и операционных регистров БРП и БРОП. Первый состоит из 16 регистров общего назначения и 4 регистров для операндов с плавающей запятой (РПЗ). Адреса этих регистров указываются непосредственно в командах программы. Второй включает 16 операционных регистров, предназначенных для запоминания промежуточных результатов вычислений, промежуточного (буферного) хранения исходных операндов, адресов и т. п. Быстродействие местной памяти и ее организация во многом определяют быстродействие самого процессора. Структурная организация ЭВМ ЕС ориентирована на интенсивное использование программных регистров. Из 143 команд машин семейства «Ряд 1» 95 (команды форматов RX и RR) предполагают использование хотя бы одного операнда, расположенного в РОН или РПЗ. В 49 командах формата RR оба исходных операнда извлекаются из указанных регистров, а результат помещается в один из них, как правило, на место первого операнда. При выполнении команд формата RR, таких, как сложение, вычитание, сравнение и т. д., обращение в оперативную память производится только за командным словом (2 байта), а все пути прохождения информации замыкаются в центральном процессоре. Эти команды выполняются менее, чем за одну микросекунду, что обеспечивает быстродействие на указанном формате более миллиона операций в секунду. Имеется также группа команд для выполнения действий над десятичными числами и обработки данных переменной длины, в которых, исходные данные берутся из ОП, в нее же помещаются и результаты обработки (команды формата SS). Однако и в этих командах используются регистры общего назначения, так как система адресации ЕС ЭВМ предусматривает косвенную и относительную адресацию ячеек ОП, когда компоненты адреса хранятся в РОН. В командах форматов RX, RS, SS адрес операнда указан не непосредственно, а является суммой смещения содержимого индексного регистра и регистра базы. В командном слове указано непосредственно только смещение, а индекс и база адресованы номерами общих регистров., 1де эти данные расположены. Таким образом, и в тех командах, где операнды расположены в ОП, подразумевается работа программных регистров. Блок программных регистров представляет собой законченный функциональный блок, подключенный своими входами и выходами к системе информационных магистралей ЦП [А. с. 613402 (СССР)]. На рис 29 показаны адресные и информационные связи БРП при 60 выполнении команд формата RR. Содержимое полей R1 и R2 команды (адреса операндов) помещается на этапе выборки команды в счетчики СТ1 РОН и СТ2 РОН, которые являются регистрами адресов операндов. По микроприказам М2:=РОНСТ1 и МЗ;=РОНСТ2 содержимое соответствующих программных регистров, номера которых определяются содержимым счетчиков, поступает на информационные магистрали ЦП, к которым подключены входы арифметикологического блока. Комбинационная схема АЛУ через 100—120 не выдает на магистраль Ml результат операции, который по микроприказу РОНСТ1:=М1 записывается в регистр, адресованный первым счетчиком, т. е. на место первого операнда. Временная диаграмма процесса показана на смотреть статью под номером 30. Здесь С1 и С2 — основные синхросерии; ЧТМ2, ЧТМЗ — микроприказы чтения на магистрали; М2, МЗ — информация из регистров, прочитанная на магистрали; Ml — результат обработки, выданный на Ml; ЗП — микроприказ записи результата. Как видно из рисунка, гонки фронтов не возникает, так как магистрали хранят прочитанную на них информацию до конца такта. Другие действия с содержимым РОН, например, суммирование базы и индекса, пересылки, загрузки и т. п., выполняются аналогично. Использование счетчиков в качестве адресных регистров РОН (РПЗ) не случайно. Весьма часто в командах задается адрес соответствующего регистра неявно. Например, адресом частного при Делении является номер регистра, на единицу больший, чем указанный в команде адрес регистра делимого, и т. п. Счетчиками обеспечивается также простое выполнение команд массовой записи и загрузки, когда по одной команде пересылается содержимое нескольких подряд расположенных регистров, адресуемых полями R1 и R2 команды. Информационные связи в процессоре рассчитаны на параллельную передачу 32разрядных кодов (слов). Такую же разрядность имеют и регистры общего назначения. Регистры для операндов1 с плавающей запятой с номерами 0, 2, 4 и 6 имеют двойную длину, т. е. 64 разряда. Чтобы извлечь для обработки полное содержимое регистра с плавающей запятой, необходимо обратиться в блок дважды: за старшим словом и, продвинув адрес регистра в счетчике на единицу, — за младшим. РОН и РПЗ адресуются одними и теми же счетчиками. По коду операции определяется, с каким из типов регистров надлежит работать. Для организации одновременного считывания информации на два направления, в том числе и из одного и того же регистра, необходимо, чтобы каждый запоминающий элемент имел пару независимо управляемых выходных вентилей. Существующие микросхемы, кроме К155ХЛ1, не обладают такими возможностями. Поэтому противоречие между требованиями компактности (применение ИС К155ХЛ1 потребовало бы для реализации блока 24 ТЭЗ) и функциональными требованиями было решено дублированием блока памяти программных регистров, выполненного на HGj К155РУ2 (п. 1.5). Регистры общего назначения состоят из двух блоков памяти БП1 и БП2 (смотреть статью под номером 31), каждый из которых содержит по 16 32разрядных регистров и дешифраторы 4×16. Информационные входы обоих блоков памяти подключены к первой магистрали ЦП параллельно. Адресация регистров в первом блоке производится от первого счетчика СТ1 РОН. Адресация второго блока выполняется через коммутатор адреса либо от первого, либо от второго счетчиков СП РОН и СТ2 РОН. Выходы первого и второго блоков памяти через выходные вентили ВВ1 и ВВ2 подключены ко второй и третьей магистралям процессора соответственно. Управление осуществляется блоком микропрограммного управления (БМУ). Устройство регистров; плавающей запятой аналогично. 62 Запись информации в программные регистры всегда происходит с магистрали Ml по микроприказу РОНСП:=М1. Адрес регистра, в который происходит запись, определяется содержимым счетчика СТ1 РОН. При этом коммутатор адреса (КА) подключает СТ1 РОН к дешифраторам адреса обоих блоков БП1 и БП2, в результате чего запись в них происходит по одному и тому же адресу. В обычном состоянии СТ2 подключен к БП2, а оба блока памяти находятся в режиме постоянного чтения, т. е. информация из них выдается всегда, когда отсутствует запись. При этом из БП1 читается информация из регистра, номер которого хранится в СП, а из БП2 — из регистра, номер которого хранится в СТ2. Чтение информации из БРП на два направления и запись информации в него в одном и том же такте происходит, например при выполнении операции сложения (п. 6.1), следующим образом. По микроприказам М2;=РОНСТ1 и МЗ:=РОНСТ2 выходные вентили ВВ1 и ВВ2 подключают выходы БП1 и БП2 к магистралям М2 и МЗ на время действия синхроимпульса С1 (смотреть статью под номером 32). Обычно информация, считанная на М2 и МЗ, поступает в БАЛ для обработки, а результат выдается на Ml. По микроприказу РОНСТ1 := Ml этого же такта в промежутке между синхросериями С1 и С2 коммутатор адреса подключает первый счётчик СП к БП2 и запись с Ml происходит в БП1 и БП2 одновременно по одному и тому же адресу в течение времени действия синхроимпульса С2. Таким образом содержимое обоих блоков памяти всегда идентично. При построении блоков на микросхемах с одним выходом наличие второго блока памяти позволяет считывать информацию независимо на два направления. Использование ИС К155РУ2 позволило разместить программные регистры в пяти ТЭЗ «РОН». Счетчики РОН размещены в двух ТЭЗ СТ. Регистры РОН (РПЗ) не имеют собственных схем контроля и контролируются при чтении из них информации на магистраль. Счетчики РОН имеют автономный контроль, который проверяет правильность приема информации в счетчик и правильность модификации его содержимого. Счетчики также контролируются при чтении информации из них на магистраль. Блок операционных регистров выполнен с учетом возможности максимального использования преимуществ магистральной организации ЦП ЭВМ ЕС1033 [А. с. 877613 (СССР)]. Все 16 32разрядных регистров блока построены на ячейках многофункциональной памяти — микросхемах К155ХЛ1 и подключены тремя своими входамивыходами к трем основным магистралям ЦП. Управление работой БРОП осуществляется блоком микропрограммного управления в соответствии с алгоритмами микропрограмм. Адреса чтения содержимого операционных регистров на магистрали и записи информации с магистралей в регистры вырабатываются адресными дешифраторами, которые выполняют также Функции коммутаторов. Исходные адреса задаются либо полями Ш ЧТ, Ml ЗП, М2 ЧТ, М2 ЗП, МЗ ЧТ, [МЗ ЗП микрокоманды, либо поступают из четырехразрядных счетчиков циклов СТЦ1 % СТЦ2 (смотреть статью под номером 33). Шестиразрядный управляющий регистр ТРАЕГ (табличный регистр анализа, п. 3.5) позиционно определяет режим] работы дешифраторов. Запись кода в ТРА5 происходит путем записи соответствующей константы из поля микрокоманды. В первом полутакте работы ЦП выполняется считывание содержимого операционных регистров, адресуемы* полями PMKOif Ml ЧТ, М2 ЧТ и МЗ ЧТ (п. 3.5) на соответствующие магистрали." Во втором полутакте с магистралей производится запись в операци онные регистры, задан ные полями Ml ЗП М2 ЗП и МЗ ЗП соот вётственно. Четыре раз ряда каждого поля оп редел я ют" номер реги страсОпо 15, а наличи единицы в пятом свиде тельствует о том, чт задается адрес регистр РОП. Нулевое состоя ние пятого' разряд поля блокирует выполнение действий регистра в данном полутакте с соответствующей магистралью ЦП, а код поля в этом случае является кодом какоголибо микроприказа. Адрес РОП может бытьзадан также счетчиками. Благодаря высокой функциональной гибкости операционные регистры интенсивно используются при работе ЦП. Уже на этапе: выборки команд (п. 4.4) и операндов в них закладывается необходимая для выполнения операции информация. Стандартно во всех пяти форматах команд в РОПО засылается константа «нуль (смотреть статью под номером 21, 22). Таким образом, запись нулевого результата, очист ка какоголибо регистра или ячейки памяти осуществляется в пр" цессе выполнения микрокоманды простой пересылкой содерж мого РОП с нулевым номером. В РОП1 и РОПЗ обычно распол жено командное слово. При необходимости оно может быть и пользовано и в ходе выполнения микропрограммы. В команда формата SS РОП 14 отведен под адрес первого операнда в ОП а при выполнении команд формата SI его адрес засылается в в РОП15. В командах других форматов (RX, RS, SS) РОП15 со 64 держит адрес второго операнда. Для связи микропрограммы обработки прерываний с прочими микропрограммами в качестве ячейки связи используется РОП10. Если при выполнении какойлибо микропрограммы происходит прерывание, в этот регистр записывается константа, отражающая код прерывания, и управление передается микропрограмме обработки прерываний. Последняя стандартно переписывает код прерывания из РОП 10 в старое слово состояния программы (ССП), записывает его в ОП и извлекает новое ССП. Таким образом, единая микропрограмма обработки прерываний обслуживает все программные прерывания. При работе с другими микропрограммами в качестве ячеек связи используются другие РОП в соответствии с соглашением между разработчиками микропрограмм. Особенно интенсивно операционные регистры используются при обработке операндов в десятичных и логических операциях (гл. 8, 9). Интересно использование РОП в командах УПАКОВАТЬ и РАСПАКОВАТЬ (п. 9.4), где поля исходного операнда и результата обработки могут перекрываться в оперативной памяти, а операция должна выполняться таким образом, как будто обработка производится побайтно. В связи с этим возможна такая ситуация, когда очередное слово результата будет воспринято как исходный операнд и обработано еще раз, а результат повторной обработки вновь воспринят как исходный операнд и т. д. В. ЕС1033 при пословном доступе в память, цикл работы которой к тому же в четыре раза больше цикла ЦП, переход на побайтную "обработку с обращением в ОП за каждым байтом существенно снижает быстродействие. Использование операционных регистров устраняет эти ограничения. Сначала слова операндов загружаются в группу РОП, а потом выполняется побайтная обработка информации по тем же принципам, как если бы она находилась в ОП, но уже в темпе работы ЦП. Таким образом, регистрами РОП моделируется участок ОП, работающий в сверхоперативном режиме (время доступа 30 вместо 1600 не в ОП). Режим переадресации РОП, как метод управления чтением и записью РОП, применен в ЕС 1033 для удобства микропрограммирования операций обработки данных переменной длины. Сущность его заключается в том, что адреса регистров задаются не полями микрокоманды, а адресными регистрами, в качестве которых используются счетчики циклов СТЦ1 и СТЦ2. Предположим, что необходимо сложить два операнда, каждый длиной в четыре слова, расположенных в РОПО—РОПЗ и РОП4—РОП7 с помощью АЛУ, ориентированного на пословную обработку. Очевидно, что микропрограмма будет состоять из четырех последовательных участков (сложить РОПО с РОП4, РОП1 с РОП5 и т. п.), отличающихся только адресами РОП. Усложним задачу: каждый операнд может быть длиной от 1 до 16 байт. Очевидно, что при непосредственной адресации РОП полями микрокоманды необходимо назначения счетчика от 0100 к 0101 Скор = = 1, а при переходе значения от 0101 к ОНО Скор = 0. После того как по сигналу модификации содержимое счетчика изменится и одновременно с этим будет выработан сигнал коррекции, по синхросерии С2* (см. смотреть статью под номером 35) инверсное значение контрольного разряда из буферного триггера. Т2 будет переписано в основной триггер Т1. Значение контрольного разряда, снимаемое с выхода Т1, сравнивается с вновь сформированным. Ошибка, если она возникла, фиксируется в РМО по синхросерии С2'БЛ этого же такта. Схемы контроля расположены в ТЭЗ СТ. Контроль счетчиков СТ РОН и СТЦ организован одинаково.

Желательно оставить комментарий, также можно поставить трэкбек со своего блога или сайта.

Написать сообщение

Яндекс.Метрика