д.еленности памяти, повышает надежность устройств за счет применения серийно освоенных БИС памяти, упрощает контроль функционирования устройства (контроль блока микропрограммного управления сводится, по существу, к контролю содержимого ЗУ).

Передача управляющих слов в виде зашифрованных кодовых последовательностей соответствует условиям минимизации числа выводов БИС и снижению числа соединений в модулях.

Регулярность структуры. Принцип регулярности предполагает закономерную повторяемость элементов структуры и связей между ними. Регулярность системы следует рас- сматривать на различных уровнях ее организации. Применение данного принципа позволяет повысить эффективность интегрального исполнения устройств вследствие увеличения интегральной плотности, уменьшения длин связей на кристалле, упрощения и сокращения времени топологического и схемотехнического проектирования БИС, упрощения процедур контроля топологии, уменьшения числа пересечений, сокращения числа типов функциональных и конструктивных элементов, повышения серийности и снижения стоимости средств.

Основными путями увеличения регулярности структуры вычислительных и управляющих систем (ВУС) являются широкое использование структур и устройств типа памяти (ОЗУ, ПЗУ, ПЛМ), применение регистровых структур, отказ от закрепления определенных микроопераций за регистрами, выполнение регистров общего назначения в виде ячеек ОЗУ, использование магистрального способа обмена, стандартизация интерфейсов, использование принципа микропрограммного управления, вертикальное (поразрядное) разбиение структуры ЭВМ на БИС, развитие многопроцессорных параллельных систем.

3-2. АРХИТЕКТУРА ЭВМ

Под архитектурой ЭВМ понимается абстрактное представление машины в терминах основных функциональных модулей, языка ЭВМ, структуры данных. Архитектура не определяет особенностей реализации аппаратной части ЭВМ, времени вьшолнения команд, степени параллелизма при выполнении программы, ширины шин и других аналогичных характеристик. Архитектура отображает аспекты структуры ЭВМ, которые являются видимыми для пользователя: систему команд, режимы адресации, форматы и

длину данных, набор регистров ЭВМ, доступных пользователю. Одним словом, термин «архитектура» используется для описания возможностей, предоставляемых ЭВМ, а термин «организация» определяет, как эт.ч возможности реализованы.

Все ЭВМ содержат следующие функциональные блоки, имеющие свою микроархитектуру: процессор, состоящий из арифметико-логического устройства и устройства управления, память, устройства ввода и устройства вывода информации (рис. 3-1). Объединение функциональных блоков в ЭВМ осуществляется посредством следующей системы ШИН; щины данных, по которой осуществляется обмен информацией между блоками ЭВМ, щины адреса, используемой для передачи адресов, по которым осуществляется обращение к различным устройствам ЭВМ, и щины управления для передачи управляющих сигналов.

Для связи пользователя с ЭВМ предусмотрен пульт управления, который позволяет выполнять такие действия, как пуск ЭВМ; останов, под действием которого прекращается поступление сигналов с генератора тактирующих сиг-

Процессор

Адрес

Ввод

порта (данных

Порт 1

Порт 2

ПортЗ

Порт п

УпрэБ-ление вводом

Устройства ввода

Регистр адреса памяти

Шина данных

Регистр данных иамнти

Ячейка 1

Ячейка 2

Ячейка 3

Ячейка S

Управление чтением, записью

Память

Управление выводом

Шина адреса

Вывод данных

Устройства вывода

Шина

управле ния

Адрес порта

Порт 1

Порт, 2

ПортЗ

Порт 171

Рис. 3-1. Структурная схема ЭВМ

Рис. 3-2. Обобщенный алгоритм функционирования ЭВМ

Начало

Загрузка команды в регистр команд

Формирование адреса следующей команды

Дешифрация команды, формирование исполнительных адресов

налов и процессор переходит в состояние ожидания; загрузка начального адреса программы в программный счетчик; индикация содержимого ячеек памяти и регистров процессора; пошаговое выполнение команд программы при ее отладке.

Обобщенный алгоритм функционирования ЭВМ представлен на рис. 3-2. Одно из основных различий между ЭВМ - это организация системных шин, обеспечивающих связь между отдельными блоками ЭВМ; по этому признаку все структуры малых ЭВМ могут быть классифицированы следующим образом: ЭВМ с многошинной структурой; ЭВМ с общей шиной.

Типичная архитектура ЭВМ с многошинной структурой представлена на рис. 3-3. Основная особенность ее организации состоит в том, что для каждого способа обмена информацией с периферийными устройствами используется отдельная группа шин: отдельные шины для программного режима обмена информацией с прерыванием или без прерывания выполняемой программы и для ввода-вывода информации

в режиме прямого доступа периферийных устройств к памяти, которые передают блоки данных с большой скоростью (накопители на магнитных дисках, лентах, быстродействующие аналого-цифровые преобразователи и другие устройства). Протоколы обмена данными, структура шин и быстродействие при обмене для каждой из групп шин могут быть оптимальным образом адаптированы к обслуживаемым периферийным устройствам в соответствии с выбранным методом.

Другой популярной структурой шин, которая использу-