Билеты по курсу "Вычислительная техника"

Билет № 12 вопрос № 1

Внутреннее построение микропроцессора

Для микроЭВМ и микропроцессоров типичной является такая организация, при которой их внутренние регистры используются в различных целях. Система связей у этих регистров как правило, централизованная (магистральная), обеспечивающая возможность разнообразных межрегистровых пересылок, в том числе передач в АЛУ и из АЛУ. В связи с этим часто собственные регистры АЛУ (регистры, используемые только для выполнения арифметических и логических операций) в микропроцессорах отсутствуют. Это дает повод рассматривать АЛУ микропроцессоров как комбинационную схему, выполняющую арифметические и логические операции над операндами, находящихся в регистрах микропроцессора. Результат операции засылается в некоторый регистр микропроцессора. Подобные АЛУ входят в состав микропроцессоров К580, К1810 и др.

В процессе выполнения операций комбинационное АЛУ взаимодействует с регистрами микропроцессора, являющиеся обычно источниками и приемниками операндов для такого АЛУ, при этом как правило один и тот же регистр может рассматриваться и как источник и как приемник информации. Для реализации такой возможности необходимо осуществлять временное запоминание промежуточных результатов на отдельных регистрах. С этой целью используют либо регистры для кратковременного запоминания операндов, либо регистры для кратковременного запоминания результата. На рисунке показана схема включения комбинационного АЛУ в контур с регистрами микропроцессора для выполнения арифметических операций. В приведенной схеме имеются регистры процессора РгП (регистр признака результата), РгАкк (Аккумулятор), Рг1, … Ргm, которые могут использоваться произвольным образом, и регистры временного хранения операндов РгА и РгБ, в которые при выполнении арифметических и логических операций загружаются операнды. Пусть, например, выполняется операция сложения двух чисел, находящихся в регистрах процессора Ргi и Ргj, с засылкой результата в Ргj. Эта операция потребует сначала пересылки содержимого Ргi и Ргj в РгА и РгБ, а затем загрузки результата, сформированного АЛУ, в Ргj. Отсутствие РгА привело бы к возникновению порочной петли, так как изменения состояний РгJ влекли бы за собой новые изменения состояний Ргj.

АЛУ, используемые в рассматриваемых схемах, представляют собой комбинационные схемы, настраиваемые сигналами микроопераций на различные преобразования. Это может быть двоичное или двоично — десятичное сложение, вычитание, логическое умножение и т. д. При написании микропрограмм операций в АЛУ в микрокомандах задаются микрооперации, определяющие выбор источников операндов для АЛУ, настраивающие АЛУ на выполнение различных преобразований и указывающие место занесения результата, сформированного АЛУ.

Рассматриваемая схема является фрагментами микропроцессора, в котором те же самые регистры используются для других целей что ведет к усложнению программ.

Билет № 13 вопрос № 1

Логические вентили ТТЛ. (Ключи)

Схема базового элемента ТТЛ показана на рисунке ниже. Основной особенностью элементов ТТЛ является использование многоэмиттерных транзисторов, специфичных для интегрального исполнения логических элементов. Схема соответствует элементу ТТЛ с повышенной нагрузочной способностью (1ЛБ556), входящему в состав широко применяемой в ЭВМ системы элементов — «серии 155». В этой серии логический 0 представляется сигналом низкого уровня u0,4 В, а логическая 1 — сигналом высокого уровня u2,4 В. Если на все входы многоэмиттерного транзистора МТ (рис.) поданы положительные сигналы высокого уровня u2,4 В (сигналы 1), то ток через его базовый резистор R1 течёт в базу транзистора Т1, а затем усиленный ток из эмиттера Т1 поступает в базу выходного инвертирующего транзистора Т4, открывая его. При этом транзистор Т2 оказывается закрытым. Транзистор Т3 также закрывается. На выходе элемента возникает сигнал 0 (приблизительно равный потенциалу эмиттера транзистора Т4). Если на одном из входов многоэмиттерного транзистора МТ появляется сигнал низкого уровня u0,4 В (сигнал 0), то транзистор Т1закрывается, что приводит к запиранию транзистора Т4. При этом транзистор Т2 работает как эмиттерный повторитель, на базу которого через резистор R2 подаётся высокий уровень от шины питания +Ек, и транзистор Т3 открывается. На выходе элемента И возникает сигнал высокого уровня u2,4 В (сигнал логической 1). Транзистор Т3 выполняет функции коллекторного резистора с переменным сопротивлением для транзистора Т4. Резистор R3 имеет небольшое сопротивление и служит для ограничения выходного тока. Активное переключение транзисторов Т3 и Т4 позволяет элементу ТТЛ работать на большое число нагрузок. Элемент ТТЛ реализует функцию И — НЕ для сигналов логической 1, представленных высоким уровнем. Логическую функцию такого элемента записывают как И — НЕ. Элемент ТТЛ (рис.) имеет специальные выводы К и Э для расширения группы входов («входной логики») по ИЛИ. При подключении к точкам К и Э основного элемента ТТЛ точек К` и Э` вспомогательного элемента расширителя (1ЛП551), изображённого на рисунке, логическая функция, выполняемая такой схемой, записывается как 4И — 2ИЛИ — НЕ (рис.). Нагрузочная способность схем ТТЛ допускает подключение к выходу элемента до десяти логических элементов. Время задержки сигнала в элементе ТТЛ следует относить к интегральным логическим элементам среднего быстродействия.

Билет № 14 вопрос № 2

Для не резервированных ЭВМ (не содержащих дублированных устройств) последовательность вычислений следующая. Сначала необходимо определить интенсивности отказов устройств