Вычислительная математика и программирование - Боглаев Ю.П.
ISBN 5-06-00623-9
Скачать (прямая ссылка):
Устройства могут обмениваться данными независимо от центрального процессора, что позволяет совмещать в одно и то же время выполнение нескольких работ. Дисплей может получить, например, информацию на экран из памяти, в то же время центральный процессор выполняет другую работу. Многие устройства, подключенные к общей шине, являются одновременно вводными и выводными (диски, терминалы).
1.4.2. Центральный процессор. Блок-схема центрального процессора приведена на рис. 1.13.. Арифметическое и логическое устройство принимает информацию из общей шины, восьми общих регистров. Обработав информацию, устройство может поместить информацию в те же источники и в регистр состояния процессора. Для арифметических операций используется двухадресный формат команд, поэтому нет необходимости в регистре-аккумуляторе.
Устройство управления, явно не обозначенное на рис. 1.13, состоит из регистра состояния, счетчика команд (регистр Я7) и общей шины.
Регистр состояния процессора содержит информацию о результате последней выполненной операции. Ой состоит из 16 однобито-
<
х
<
=г
ю
о
АРИФМЕТИЧЕСКОЕ И ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
______________ | Рб
РЕГИСТР СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССОРА
ОБЩИЕ РЕГИСТРЫ
? Ъ0 Ц|?1
? *2
? РЗ
? ЯА
3
? Яб
?
Рис. 1.13
29
БАЙТ
АДРЕС
177777
О
1
15 14 13 12 11 10 9 8 7 б
Рис. 1.14
БАЙТ
5 4 3 2 1 0
АДРЕС
177776
вых индикаторов, и в зависимости от содержимого каждого бита можно определить, что произошло в результате операции (например, получен нулевой или отрицательный результат, имеет место переполнение и т. п.).
Счетчик команд (16-битовый регистр), как и в других ЭВМ, содержит адрес очередной команды, подлежащей выполнению. При -Обращении процессора к R7 для получения адреса ячейки (слова) оперативной памяти содержимое R7 увеличивается на 2, так как (это показано в следующем пункте) адрес слова всегда четный. Если появляется команда, требующая изменения последовательного хода выполнения программы, то в R7 устанавливается адрес передачи управления. Исходное содержание счетчика команд — стартовый адрес программы в машинных кодах.
1.4.3. Оперативная память. Память организована в виде последовательности слов-ячеек, каждое из которых содержит 16 бит. Состояние слова изображается диаграммой, приведенной на рис. 1.14. Все слова памяти пронумерованы. Номер слова называется его адресом.
Таким образом, с каждым элементом памяти связаны адрес элемента и его содержимое—информация в виде комбинации битов. 4
Отличие ЭВМ типа СМ от других машин состоит в том, что не только слово имеет собственный адрес, но его имеет и полуслово — байт, адрес младшего байта-биты (0—7)—всегда четный, совпадает с адресом слова.
Максимальный объем адресуемой памяти составляет 64 К байт или 32 К слов, где К =1024, и может быть расширен специальным устройством—диспетчером памяти—до 4 М байт на старших моделях СМ (М = К2).
Верхние (со старшими адресами) 4 К слов называются страницей ввода—вывода. Каждая ячейка в странице ввода — вывода является регистром управления или регистром данных, связанных с внешним устройством.
Некоторые ячейки резервируются системой и не используются программами пользователя. Обычно они имеют адреса 0—776. Верхние 4 К слов имеют адреса 160000—177776.
Заметим, что адреса памяти записываются в восьмеричной системе счисления, а числа (содержимое ячеек) — в двоичной системе.
1.4.4. Десятичная, восьмеричная, двоичная системы счисления.
Все рассматриваемые здесь системы счисления относятся к так
30 Х<
V..
называемым позиционным системам, в которых любое вещественное число представляется в виде
х= +апап~х...я0, л_19 я_2...,
где значение * находится по формуле
х = ±(я„#” + а„_1#"~1 + ... + а0 + Я-1#-1+Я-2#-2+ •••)•
Здесь целое число q> 1—основание системы счисления, аь—цифры
4-ичной системы счисления.
Обычно в качестве младших цифр используют знаки 0 и 1. Основание системы записывают в виде 10. В десятичной системе: цифры 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, основание 10, пример
записи числа:
103,12= М02 + 0-101 + 3-10°+ МО“1 +2-10"2.
В восьмеричной системе: цифры 0, 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, основание 8 записывается в виде 10, пример записи числа:
103,12= 1-82 + 0-8ЧЗ-8°+1'8“Ч2-8“2.
В двоичной системе: цифры 0, 1, основание 2 записывается в виде 10, пример записи числа:
101,11 = 1-22 + 0-2Ч1 -2° +1-2_1 + 1-2"2.
Приведем примеры записи целых чисел (в скобках отмечено основание системы счисления):
3(10) = 3(8) = 1 1 (2)> Ю(10)= 12(8) = 1010(2).
Использование двоичной системы, адекватной состояниям элементов ЭВМ, оказывается неудобным, так как трудно воспринимать двоичные числа из-за их громоздкой и непривычной записи. Перевод числа из десятичной системы в двоичную и наоборот выполняет машина. Однако, чтобы эффективно использовать ЭВМ, следует научиться интерпретировать слово машины. Для этого и используется восьмеричная система, числа которой читаются так же легко, как десятичные, и очень прост переход от двоичной системы к восьмеричной и наоборот.
Для перевода восьмеричного числа в двоичную систему необходимо каждую восьмеричную цифру заменить равным ей трехзначным двоичным числом, например
