Процессор компьютера

Центральным блоком процессора является блок магистрального коммуТатора (БМК). Он предназначен для приема информации от всех других блоков процессора.

Блок программных регистров (БРП) [А. с. 613402 (СССР)] состоит из шестнадцати 32разрядных регистров общего назначения и четырех 64разрядных регистров для операндов с плавающей запятой. Особенностью этого блока является то, что данные из его двух различных регистров могут быть считаны на разные (М2 и МЗ) магистрали одновременно, и в этом же такте может быть осуществлена запись информации в один из регистров смагистрали Ml.
Арифметикологический блок (БАЛ) [38] является основным блоком обработки поступающей информации. Он выполняет 45 различных операций обработки двоичных операндов, а также двоичнодесятичное сложение и вычитание. Схема обрабатывающей части комбинационная и не имеет какихлибо входных и выходных регистров. При задании управляющей функции результат операции над числами, поступающими в БАЛ с М2 и МЗ, выдается на Ml через 0,1—0,12 мкс.
Отличительной особенностью процессора является наличие специального мощного блока для сдвига информации (БРСДВ) [А. с. 585755 (СССР), а. с. 591078 (СССР)]. Он обеспечивает сдвиг вправо и влево до 128 разрядов одновременно. Блок может работать в режимах как логического, так и арифметического сдвигов, т. е. с распространением знака и контролем переполнения, и служит для накопления результатов умножения, деления, выполняет операции нормализации и выравнивания операндов и т. п.
Операции преобразования чисел из двоичной системы счисления в двоичнодесятичную, и наоборот, выполняются аппаратурно блоком конвертирования (БКНВ) [А. с. 591073 (СССР)]. Преобразование выполняется за несколько циклов под микропрограммным управлением.
Блок управляющих регистров (БРУ) состоит из регистров, содержащих информацию о состоянии системы. Это 64разрядный регистр слова состояния программы (РССП) и регистр адреса процессора (РАП), через который в оперативную память системы поступают адреса команд и данных. Буферный регистр адреса хранит адрес выполняемой команды для ее автоматического повторения при сбоях.
Блок управления оперативной памятью (БУ ОП) обслуживает не только центральный процессор, но и каналы ввода-вывода. Он организует обращение к оперативной памяти, осуществляя ее активизацию и управление работой, задает режим записи или считывания, выдает в ОП адреса обращения, принимает и выдает информацию от ЦП и каналов. Запросы процессора и каналов ввода-вывода удовлетворяются по приоритету, причем высшим обладают каналы. Память ключей защиты, входящая в состав блока, обеспечивает постраничную защиту оперативной памяти при записи и считывании. Это необходимо для организации мультипрограммной работы машины. 48
Блок прямого управления (БПРУ) реализует связь процессора с другой ЭВМ или специальными внешними устройствами через интерфейс прямого управления. Обмен информацией выполняется по командам ПРЯМОЕ ЧТЕНИЕ и ПРЯМАЯ ЗАПИСЬ.
Блок режимов работы (БРР) предназначен для перевода машины в различные режимы работы — автоматический, шаговый или тактовый и для выработки микроприказов. Режимы задаются вручную е пульта управления. Микроприказы вырабатываются группой дешифраторов, управляющая информация (коды полей микрокоманд) на которые поступает из блоков односторонней памяти.
Вся управляющая микропрограммная информация записана в блоке памяти микропрограмм, который состоит из четырех унифицированных блоков — БОП0—БОПЗ (п. 1.7). Управляющая информация (микрокоманда) считывается одновременно из всех четырех блоков по одному адресу. Часть информации поступает на информационные магистрали в виде константы или маски. Адресная часть служит для формирования адреса следующей микрокоманды. Операционная часть, состоящая из полей определенной разрядности, декодируется в БРР и управляет работой ЦП в данном такте.
Управление выборкой микрокоманд из БОП осуществляет блок формирования адреса БФА БОП [А. с. 613401 (СССР)]. Адресная часть текущей микрокоманды содержит базовый адрес, который на линейном участке микропрограммы является адресом следующей микрокоманды. Если необходимо изменить ход микропрограммы, то базовый адрес изменяется (модифицируется). Модификация осуществляется в зависимости от результатов анализа состояния тех или иных схем, от особенностей данных и результата обработки [А. с. 591075 (СССР), а. с. 615538 (СССР), а. с. 648984 (СССР)]. Информация о результатах выполнения анализов собирается на специальной четырехразрядной магистрали анализов (МАН).
Реакцию на внутренние и внешние прерызания обеспечивает блок обработки прерываний (БОПР). Он фиксирует сигналы причин прерываний и организует обработку последних в порядке приоритетности. Блок подключен к пульту управления системой (для возможности задания прерывания оператором), к таймеру, к каналам ввода-вывода и внешним синхролиниям от другой машины.
Блок диагностики (БД) процессора обеспечивает анализ и исправление сбоев, а также быструю автоматическую локализацию возникшей неисправности [48]. Особенностью этого блока является наличие собственной управляющей памяти, в которой хранятся микропрограммы диагностических процедур '[А. с. 613651 (СССР)].
Информация об обнаруженных в блоках машины ошибках поступает в БД от схем контроля, имеющихся во всех блоках центрального процессора. Условно эти схемы объединены в блок контроля (Б К) [491.
Пульт управления системой (ПУ), традиционно относящийся к процессору, предназначен для визуального контроля работы ЦП и каналов, включения электропитания, инициирования начальной загрузки, вмешательства оператора в ход вычислительного процесса, для технического обслуживания и поиска неисправности. С пульта можно записать в ОП и прочитать из нее информацию, занести данные в программные регистры, вызвать внешнее прерывание и т. п.
Центральный процессор обменивается информацией с каналами ввода-вывода через буферный регистр связи (РБСП). Запоминающие элементы этого регистра одними своими входамивыходами подключены к третьей магистрали ЦП, а другими — к магистралям общего капала (МОК).
Блок синхронизации (БС) процессора обеспечивает прием в раму В синхроимпульсов СИ пяти основных синхросерии от блока синхронизации машины (п. 1.6), их усиление и размножение. Кроме того, он формирует ряд вспомогательных синхросерии. Главными из них являются блокируемые серии С1БЛ, С23П, СГБЛ и С2'БЛ, которые формируются соответственно из синхросерии CI, С2, СГ и С2'. Необходимость в блокируемых сериях вызвана следующими причинами.
При работе процессора с ОП необходимо задержать выполнение микропрограммы на промежуток времени от того момента, когда процессору требуется информация из ОП, запрос на которую был уже дан, до момента, когда эта информация фактически будет получена. Поскольку цикл работы ОП в четыре раза больше цикла работы процессора, то после выдачи в ОП запроса на информацию процессор должен ожидать ее минимум три такта. Обычно в микропрограмме запрос выдается заранее за три или более тактов для того, чтобы к нужному моменту времени информация из ОП была уже получена. Но даже и в этом случае промежуток времени от выдачи запроса до получения информации может ока заться довольно значительным, если в момент (или до) выдачи запроса процессором ОП была занята обслуживанием запросов каналов (запросы каналов имеют более высокий приоритет). Задержка микропрограммы осуществляется зацикливанием ее на определенной микрокоманде. Чтобы запретить многократное выполнение некоторых действий, предусмотренных этой микрокомандой, производится блокирование поступления синхросерии (смотреть статью под номером 23) в те узлы и блоки, которые выполняют эти действия (заметим, что выполнение каждого микроприказа, как правило, стробируется определенной синхросерией).
Для взаимодействия ОП с микропрограммным управлением процессора служит триггер очередности (ТОЧП), обычное состояние которого единичное. Триггер сбрасывается сигналом запроса процессора (ЗПРП), а вновь устанавливается тогда, когда разрешен прием считанной из ОП информации в регистр информации процессора (РИП) микроприказом РИП : = ОП. Другими словами, состояние ТОЧП = 0 соответствует промежутку времени от выдачи запроса в ОП до получения информации из ОП. Анализ состояния ТОЧП происходит микропрограммно по сигналу гоЧП ф 0. Как нулевое состояние ТОЧП, так и наличие сигнала ТОЧП Ф 0 низкого уровня приводит к блокированию синхросерии С1 и С2. На смотреть статью под номером 23 показан случай, когда сигналы ЗПРП и ТОЧП Ф 0 были сформированы в одной микрокоманде, а между выдачей запроса в ОП и началом его обслуживания (формирования сигнала ПРМА) прошло некоторое время. Микроприказы на +2 или +4 (т. е. на 2 или 4 байта), а значение содержимого счетчиков РОН, которые являются адресными регистрами РОН — на +1 или —1 (т. е. номер РОН может быть уменьшен или увеличен на единицу). По синхросерии СГБЛ осуществляется контроль этих процессов.
По синхросерии С23П происходит запись в регистры результатов обработки полученной из ОП информации, по синхросерии С2'БЛ — контроль этой записи. Блокировка серий СГ и С2' происходит аналогично.
Некоторые блоки ЦП (например, блок конвертирования) имеют в комбинационной части схем значительное число последовательно включенных логических элементов. Для их работы необходимо время, превышающее длительность одного машинного такта. С этой целью синхросерия СБРМ может блокироваться в текущем такте микроприказом БЛ СБРМ. При выполнении диагностических процедур запись с магистрали также может быть выполнена через несколько тактов после чтения информации на магистраль. Для сохранения информации на магистрали блок диагностики ЦП с помощью своего микроприказа блокировки сброса магистрали БСМ может блокировать серию СБРМ.
Кроме названных в ЦП для отдельных узлов и схем вырабатываются и другие дополнительные синхросерии.
Центральный процессор обрабатывает информацию в соответствии с командами программы. Операции обработки подразделяются на арифметические и логические. В зависимости от типа структуры данных арифметические операции могут быть операциями над числами с фиксированной запятой, над числами с пла| вающей запятой и над десятичными числами. Есть операции, объi единяющие некоторые виды обработки, — это выполнение преоб: разований чисел из двоичной в двоичнодесятичную систему счисления, и наоборот.
В логических операциях многоразрядные операнды воспринимаются как наборы двоичных символов. Над ними производятся поразрядные действия в соответствии с правилами алгебры логики. К логическим относятся и операции преобразования форматов данных — упаковка, распаковка, редактирование текстов* транслирование таблиц и т. п. Следует отметить, что обработка адресов данных и команд выполняется G использованием тех же принципов и того же оборудования, что и при работе с потоком преобразуемых данных.
Сочетание эффективных средств обработки данных с магистральным принципом их организации позволило достичь высокого быстродействия ЭВМ. Например, для операций формата RR оно составляет примерно 106 операций в секунду.
К основным обрабатывающим блокам относятся арифметикологический блок, блок регистров сдвига, блок преобразования чисел из одной системы счисления в другую. К средствам обработки относятся также схемы подготовки управляющей информации для БРСДВ — узел вычисления параметра нормализации, узел вычисления параметра сдвига при выравнивании операндов переменной длины, а также специальные связи регистра информации РИП с первой магистралью для байтной обработки ЛРИП и обработки полуслов ПРИП (п. 3.4).

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

Написать сообщение

Яндекс.Метрика