Хмелевский И.В., Битюцкий В.П. Организация ЭВМ и систем. Однопроцессорные ЭВМ. Часть 4

Подождите немного. Документ загружается.

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ И СИСТЕМ

ОДНОПРОЦЕССОРНЫЕ ЭВМ

ЧАСТЬ 4

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет-УПИ»

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭВМ И СИСТЕМ

ОДНОПРОЦЕССОРНЫЕ ЭВМ

ЧАСТЬ 4

Иллюстрационный материал к конспекту лекций по дисциплине

«Организация ЭВМ и систем»

для студентов всех форм обучения направления 230100 – Информатика и

вычислительная техника

Издание второе, исправленное и дополненное

Екатеринбург 2005

УДК 681.3

Составители: И.В.Хмелевский, В.П.Битюцкий

Научный редактор проф., д-р техн.наук Л.Г. Доросинский

Организация ЭВМ и систем. Однопроцессорные ЭВМ. Часть 4.: Иллюстра-

ционный материал к конспекту лекций / И.В. Хмелевский, В.П. Битюцкий. 2-е изд.,

испр. и допол. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 80 с.

Иллюстрационный материал является выборкой всех иллюстраций из конспек-

та лекций по дисциплине "Организация ЭВМ и систем", которые преподаватель в

процессе изложения материала вынужден изображать на доске. Настоящий сборник

позволяет сократить непроизводительные затраты времени в процессе чтения лек-

ций и улучшить восприятие студентами лекционного материала.

Методическое пособие предназначено для студентов всех форм обучения на-

правления 230100 – Информатика и вычислительная техника

Рис. 133.

Подготовлено кафедрой "Автоматика и информационные технологии".

©ГОУ ВПО «Уральский государственный

технический университет-УПИ», 2005

(испр. и доп.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ И ПОСТРОЕНИЯ ЭВМ......4

2. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ .............................................6

3. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ПРОЦЕССОРА .......11

4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ УСТРОЙСТВ ВНУТРЕННЕЙ

ПАМЯТИ ......................................................................................................18

5. СТРУКТУРА И ФОРМАТЫ МАШИННЫХ КОМАНД, СПОСОБЫ

АДРЕСАЦИИ ...............................................................................................28

6. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ ПРЕРЫВАНИЯ

ПРОГРАММ .................................................................................................38

7. ПРОСТЕЙШАЯ МИКРОЭВМ ..................................................................45

8. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВВОДА/ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ В

МИКРОЭВМ.................................................................................................55

9. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ РАЗВИТИЯ АРХИТЕКТУРЫ ЭВМ ...............64

10. ЭВОЛЮЦИЯ ШИННОЙ АРХИТЕКТУРЫ IBM PC.................................75

11. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ ПРЯМОГО ДОСТУПА К

ПАМЯТИ ......................................................................................................77

1. Общие вопросы истории развития и построения ЭВМ

====================================================================

Пульт ручного управления

Управляющее устройство

Устройство

ввода

(УВ)

рифметико-

логическое

устройство

(АЛУ)

Внутренняя

(основная,

оперативная

память (ОП))

Устройство

вывода

(УВ)

Внешняя

память (ВП)

Программа,

исходные

данные

Результат

расчета

Рис. 1.1. Классическая структура ЭВМ

====================================================================

Оператор Пользователь

Язык ОС

Проблемно-

ориентированный

Процедурно-

ориентированный

Макроязык

Ассемблер

Машинный язык

Пакет

программно-

технического

обслуживания

ППП

Операционная система

Управляющие программы

Аппаратные средства ЭВМ

Обрабатывающие программы

BIOS

Машинно-

зависимые

языки

Машинно-

независи-

мые языки

Программное обеспечение

ППП – пакет прикладных программ

Рис. 1.2. Вычислительная система как совокупность

программных и аппаратных средств ЭВМ

====================================================================

Интерфейс

УПУ

Сел.

и БМ

канал

ЦП

ОП

БТМ

канал

Интерфейс

УПУ

Центральная часть

Сел. и БМ канал – селекторный и блок-мультиплексорпый канал;

ЦП – центральный процессор;

БТМ канал – байт-мультиплексорный канал

Рис. 1.3. Структура ЭВМ общего назначения

"Медленная"

периферия

"Быстрая"

периферия

Устройство

постоянной

памяти

Устройство

ОП

Процессор,

микропро-

цессор

ПУ

Наращивание памяти Наращивание ПУ

Общая магистраль (шина)

Рис. 1.4. Обобщенная структура первых микроЭВМ

магистрально-модульной архитектуры

2. Представление информации в ЭВМ

====================================================================

–28

(10)

=10011100

(2)

+28

(10)

=00011100

(2)

модуль модуль

бa

Рис. 2.1. Формат двоичного числа со знаком в прямом коде:

а – положительное число; б – отрицательное

====================================================================

–28

(10)

=11100011

(2)

+28

(10)

=00011100

(2)

инверс.модульмодуль

бa

Рис. 2.2. Формат двоичного числа со знаком в обратном коде:

а – положительное число; б – отрицательное

====================================================================

ДК ДК ОК

(

)

инверс

(кроме

знака

)

ПК (-)

числа

ПК (-)

числа

инверс

(кроме

знака

)

ДК ДК ОК

(

)

инверс

ПК

модуль

ПК

модуль

инверс

Рис. 2.3. Два варианта преобразования чисел из ПК в ДК и обратно

====================================================================

ПК

ОК

ДК

Мод.дв.числа0

Мод.дв.числа 1

ОК+1

МЗР

а б

Рис. 2.4. Представление чисел в ЭВМ:

а – положительное число; б – отрицательное число

====================================================================

ДК

Десятичная система

счисления

ПК

Рис. 2.5. Схема перевода из ДК в десятичную систему

====================================================================

Номер разряда 0 1 . . . N-2 N-3N-1

Вес разряда 2

-2

N-1

N-2

N-3

знак

Рис. 2.6. Машинное слово длиной N

. . .

====================================================================

0 31 30 21

Номер разряда

Вес 2

знак

Рис. 2.7. Формат представления целых чисел в ЭВМ

. . .

====================================================================

15 0 1 1314

Вес 2

Номер разряда

7 0 1 5 6

Вес

Номер разряда

знак

Рис. 2.8. Формат представления целых чисел в мини- и микроЭВМ

. . .

====================================================================

N-k-2 k+11

N-1 0

СМ

q знак

Рис. 2.9. Формат представления ЧПЗ в мини- и микроЭВМ

. . .

====================================================================

d6 d5 d2 d1 P

СМ

знак

…

Модуль мантиссы шестнадцатеричный

28…31 24…2712…158…11 1…7 0

d – шестнадцатеричные цифры, состоящие из 4 бит

Рис. 2.10. Формат ЧПЗ при S=16

. . .

====================================================================

31 02230...23

Модуль мантиссы

двоичный

СМ

знак q (23 разряда)

Рис. 2.11. Фо

мат ЧПЗ п

и S=2

. . .

====================================================================

31 02230

e[30:23]s f[22:0]

Рис 2.12. Одиночный формат

. . . . . .

====================================================================

f[31:0]

031

63 3251 62

e[52:62]s

f[51:32]

Рис. 2.13. Двойной формат

. . .

. . . . . .

====================================================================