Операционные устройства с магистральной структурой

В ОПУ с магистральной структурой все внутренние регистры объединены в отдельный узел регистров общего назначения (РОН)', а все комбинационные схемы— в операционный блок (ОПБ), который зачастую ассоциируют с термином

«арифметико-логическое устройство».

Операционный блок и узел регистров сообщаются между собой с помощью

магистралей — отсюда и название «магистральное ОПУ».

Пример магистрального ОПУ представлен на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Магистральное операционное устройство

В состав узла РОН здесь входят N регистров общего назначения, подключаемых к магистралям А и В через мультиплексоры MUX А и MUX В. Каждый из мультиплексоров является управляемым коммутатором, соединяющим выход одного из РОН с соответствующей магистралью. Номер подключаемого регистра определяется адресом а или Ь, подаваемым на адресные входы мультиплексора из устройства управления.

В операционных устройствах для обработки чисел с плавающей запятой вместо РОН часто используется отдельный узел регистров с плавающей занятой.

По магистралям А к В операнды поступают на входы операционного блоки, к которым подключается комбинационная схема, реализующая требуемую микрооперацию (по сигналу управления из УУ). Таким образом, любая микрооперация ОПБ может быть выполнена над содержимым любых регистров ОПУ. Результат микрооперации по магистрали С заносится через демультпплексор DMX С и конкретный регистр узла РОН. Демультиплексор представляет собой управляемый коммутатор, имеющий один информационный вход и N информационных выходов.

12. Системные платы. Компоненты системной платы. Гнезда для процессоров. Организация шин. Типы шин: шина «процессор-память»; шина ввода/вывода; системная шина. Иерархия шин. Физическая реализация шин.

В современную системную плату встроены различные компоненты, такие как гнезда процессоров, разъемы и микросхемы. Самые современные системные платы содержат следующие компоненты:

· гнездо для процессора

· набор микросхем системной логики

· микросхема Super I/O

· базовая система ввода-вывода

· гнезда модулей памяти SIMM/DIMM/RIMM

· разъемы шины

· преобразователь напряжения для центрального процессора

· батарея

Системная шина — основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя:

□ кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;

□ кодовую шину адреса (КША), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;

□ кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;

□ шину питания, содержащую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.

Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

□ между микропроцессором и основной памятью;

□ между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;

□ между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).

Шина «процессор-память» обеспечивает непосредственную связь между процессором и памятью ВМ. Интенсивный трафик между процессором и памятью требует, чтобы пропускная способность данной шины была наибольшей. Для этого шина «процессор-память» всегда проектируется с учётом особенностей организации системы памяти, а длина шины делается по возможности минимальной. В настоящее время данная шина может работать на частотах 100, 133, 150 МГц и выше.

Шина ввода-вывода для соединения процессора и памяти с УВВ. Такие шины работают на низких (8 МГц, 10 МГц) или средних (33 МГц, 66 МГц) скоростях, содержат меньше линий по сравнению с шиной «процессор-память», но длина линий может быть весьма большой. В связи с большим разнообразием УВВ, шины ввода-вывода унифицируются и стандартизируются. Типичными примерами таких шин в современных универсальных ВМ, в т.ч., персональных компьютерах, могут служить шины ISA, PCI, AGP.

Шины ISA (Industry Standard Architecture – архитектура промышленного стандарта) и EISA (Extended ISA – расширенная архитектура промышленного стандарта) работают на частотах 8,3 МГц и 10 МГц, соответственно, и являются на данный момент самыми медленными. Они идеально подходят для соединения ВМ с медленными ПУ (мышью, модемом, низкоскоростными сетевыми адаптерами и т.п.). Шина PCI (Peripheral Component Interconnect - взаимодействие периферийных компонентов) служит для соединения процессора и памяти с высокоскоростными ПУ (например, контроллерами дисков) и работает на частоте 33 МГц. Для передачи большого объёма видеоинформации используется специальная шина AGP (Accelerated Graphic Port – ускоренный графический порт), которая стандартно работает на частоте 66 МГц, но может работать на частоте 133 МГц. Через AGP подключается видеокарта.

Шину образуют тонкие параллельные медные полоски, поперек которых через Небольшие интервалы установлены разъемы для подсоединения устройств ВМ.