Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

1 Számítógépek felépítése 4. előadás ALU megvalósítása, vezérlő egység Dr. Istenes Zoltán ELTE-TTK.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "1 Számítógépek felépítése 4. előadás ALU megvalósítása, vezérlő egység Dr. Istenes Zoltán ELTE-TTK."— Előadás másolata:

1 1 Számítógépek felépítése 4. előadás ALU megvalósítása, vezérlő egység Dr. Istenes Zoltán ELTE-TTK

2 2 4. előadás tartalma ALU áramköri megvalósítása –logikai áramkörök –összeadó áramkörök vezérlő egységek megvalósítása –huzalozott vezérlők –mikroprogramozott vezérlők

3 3 A központi feldolgozó egység feladata, kapcsolata a többi egységgel részei, felépítése működése megvalósítása (ALU+CU+regiszterek)

4 4 Az aritmetikai logikai egység működése, megvalósítása Arithmetical Logical Unit - ALU

5 5 Cél : A szükséges aritmetikai és logikai műveletek (+ - AND XOR) megvalósítása Módszer : egyszerű „építőkövekből” összeépítve...

6 6 A „és” B A „vagy” B A kapcsolók mozgatása ? AB A B A B CD (A  B)  C  D

7 7 Elemi logikai kapuk &1 1 xyx.y 000 010 100 111 xyx+y 000 011 101 111 ANDORNOT x-x 01 10 x y x y xx.yx+y x y x.y x y x+y x -x

8 8 Logikai kapuk xyx NAND y 001 011 101 110 xyx NOR y 001 010 100 110 NAND NOR XOR x y x y x y xyx XOR y 000 011 101 110

9 9 Multiplexer (2 bemenetű) s0z 0d0 1d1 z d0 d1 s0 MUX d0 d1 z s0

10 10 Multiplexer (4x 2 bemenetű) x3 y3 x2 y2 x1 y1 x0 y0 MUX z3 z2 z1 z0 s

11 11 Multiplexer (4 bemenetű) s1s0z 00d0 01d1 10d2 11d3 MUX d0 d1 z MUX d2 d3 s0s1 MUX d0 d1 d2 d3 s0 s1 z

12 12 4 bites logikai függvények (AND, XOR) áramkör x3 y3 x2 y2 x1 y1 x0 y0 MUX z3 z2 z1 z0 s

13 13 2 bit összeadása Reprezentáció… 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=…

14 14 Félösszeadó (1bites) x y s c x XOR y x.y bemenetkimenet xysc 0000 0110 1010 1101 s = sum (összeg) c = carry (átvitel) 1/2+ x y s c

15 15 2 több-bites szám összeadása 1000 +0110 1110 1011 +0110 1100 10001

16 16 Teljes-összeadó (1bites) bemenetkimenet xycinscout 00000 00110 01010 01101 10010 10101 11001 11111 cin = carry in cout = carry out 1/2+ x y s cout 1/2+ cin 1+ x y cin s cout

17 17 4 bites teljes összeadó („terjedő átvitel”, ripple carry) 1+ y3 x3 s3 1+ y2 x2 s2 1+ y1 x1 s1 1+ y0 x0 s0 c0 c4 c3c2c1 4 bites összeadó y3 x3y2 x2y1 x1y0 x0 cin cout s3s2s1s0

18 18 Kivonás kettes komplemenssel 5 0101 +2+0010 7 0111 5 0101 -2 +1110 31 0011 20010 -21101 egyes komplemens -2 1110 kettes komplemens összeadás kivonás

19 19 4 bites összeadó/kivonó áramkör x3 x2 x1 x0 y3 y2 y1 y0 MUX s cout z3 z2 z1 z0 A B C 4 bites teljes összeadó cin

20 20 4 bites 4 műveletes ALU aritmetikai egység (+/-) logikai egység (AND/XOR) x y s0 s1 4x 2 bemenetű multiplexer z 4 4 4 4 4 4 4

21 21 Buszok (sínek) Adatsín Címsín Vezérlő sín külső / belső sínek (a CPU-hoz képest) busz-szélesség

22 22 ???

23 23 „Kapuzás”, vezérlés, 3 állapotú kimenet sín „A” egység „B” egység „C” egység RA WB WC

24 24 „sín” Kétirányú busz C x1 y1 x2 y2 xn yn „egység”

25 25 A vezérlő egység Control Unit - CU

26 26 A vezérlő egység feladata, működése A vezérlő feladata : az adott utasítás alapján a szükséges elemi műveleteket kiváltó vezérlőjelek megfelelő sorrendben való előállítása, illetve a szükséges címek képzése. Vezérlő típusok : huzalozott vezérlők mikroprogramozott vezérlők

27 27 Egy töltő utasítás elemi lépései (példa) LDA X azaz (X) -> AC : (PC) -> adatsín, adatsín -> címsín, címsín -> MAR címdekódolás, mem(MAR) -> MDR (MDR) -> adatsín, adatsín -> IR IR(op.kód) -> dekódolás IR(címrész) -> címsín, címsín -> MAR címdekódolás, mem(MAR) -> MDR (MDR) -> adatsín, adatsín -> AC címsín adatsín PC MEM MDR MAR IRAC„kapuzás”

28 28 Huzalozott vezérlő egység megvalósítása

29 29 Számláló 2 bites számláló CLK reset q0 q1 111 1 11 1 111 1 1 1 1 1 10 0 0 0 00 00 CLK q0 q1 00000 0 0

30 30 Demultiplexer (1 ből 4) bemenetkimenet es1s0y0y1y2y3 0xx0000 1001000 1010100 1100010 1110001 1 ből 4 demultiplexer y0 y1 y2 y3 s0s1 e

31 31 utasítás végrehajtás - kapuk vezérlése MEM ALU ACCTMP OP PC MK vezérlő címsín adatsín k0 k1 k2 k3 k4 k6 k5 k7 k8 k9 1.utasítás elérésk4,k0,k1,k2 2.operandus elérésk3,k0,k1,k7 3.utasítás végrehajtásk5,k9 4.következő...... utasítástól függően

32 32 Kapuk vezérlése megfelelő sorrendben... clk 1.utasítás elérésk4,k0,k1,k2 2.operandus elérésk3,k0,k1,k7 3.utasítás végrehajtásk5,k9 4.következő...... a megfelelő utasítás számláló demultiplexer k0 k1 k2 k3 k4 k5... az utasítás lépései MK demultiplexer

33 33 Mikroprogramozott vezérlő egység megvalósítása

34 34 Mikroprogramozott vezérlő MAR vezérlő jelek következő mikro utasítás címe mikro program tár mikro utasítás műveleti kód...

35 35 Mikroprogramozott vezérlő programja (példa) 1.utasítás elérésk4,k0,k1,k2 2.operandus elérésk3,k0,k1,k7 3.utasítás végrehajtásk5,k9 4.következő......... 1110100000 110 01 1101000100 110 10 0000010001 110 11... vezérlő jelek következő mikro utasítás címe műveleti kód k0123456789 110 00 110 01 110 10 110 11 mikro program tár mikro utasítás memória címek

36 36 Huzalozott és mikroprogramozott vezérlők összehasonlítása Huzalozott: gyorsabb Egyszerűbb ? Mikroprogramozott: lassabb (ROM kiolvasás) emuláció kompatibilitás speciális utasítások pld. : IBM 370, VAX 11, MC68000

37 37 Regiszterek

38 38 Regiszterek szerinti osztályozás Általános regiszter készletű Akkumulátoros Verem alapú

39 39 Regiszterek Általános célú regiszterek Dedikált (speciális célú) regiszterek –státusz regiszter (Status Register SR / Program Status Word PSW) –utasítás regiszter (Instruction Register IR) –utasítás számláló (Program Counter PC) –verem mutató (Stack Pointer SP)

40 40 Összefoglalás


Letölteni ppt "1 Számítógépek felépítése 4. előadás ALU megvalósítása, vezérlő egység Dr. Istenes Zoltán ELTE-TTK."

Hasonló előadás


Google Hirdetések