Современные ЭВМ выполняют самые разнообразные функции. Это обработка больших массивов информации, работа в различных системах управления, начиная от управления космическими объектами до управления технологическими процессами и даже отдельными станками. В комплексе с информационными системами ЭВМ осуществляют сбор, хранение и обработку данных в специальных базах данных и выдачу их пользователю в любой, удобной для него форме.
В зависимости от выполняемых функций цифровые системы могут быть реализованы во множестве вариантов. Однако, можно выделить ряд общих признаков, характерных для большинства цифровых систем.
1. Информация от различных внешних устройств часто может быть представлена в форме, которая не может быть воспринята цифровой системой без предварительного преобразования. Соответственно, информация, выдаваемая цифровой системой также должна иметь форму, необходимую для правильного восприятия её внешним объектом. Такое преобразование информации осуществляют интерфейсные устройства (ИУ).
2. Для хранения информации, необходимой в процессе работы системы, в ЭВМ любого типа имеется запоминающее устройство (ЗУ). В нем содержатся программа, исходные данные, а также промежуточные и конечные результаты их обработки. ЗУ состоит из ячеек памяти, каждая из которых может хранить одно двоичное число. Выбор ячеек осуществляется подачей соответствующего кода на адресные входы ЗУ. При этом в зависимости от режима работы производится либо запись в ячейку числа, либо его считывание.
3. Обработка информации в ЭВМ производится в соответствии с алгоритмом, определяемым программой обработки путем выполнения определенной последовательности операций. Эти операции выполняются операционным устройством (ОУ). Вид операций и порядок их исполнения определяется поступающими в ОУ управляющими сигналами, формируемыми устройством управления (УУ). Во многих цифровых системах ОУ выполняют стандартный набор арифметических и логических операций и называются арифметико-логическим устройством ( АЛУ ) . Сигналы, поступающие от УУ , называются микрокомандами .
По способу реализации алгоритма цифровые системы делятся на два класса :
1. с фиксированным алгоритмом функционирования (специализированные);
2. с произвольным алгоритмом функционирования (универсальные).
Системы первого класса предназначены для выполнения ограниченного числа жестко заданных алгоритмов. Электрическая схема таких УУ организована таким образом , чтобы формировалась последовательность управляющих сигналов, обеспечивающих выполнение этих алгоритмов. Изменение этих алгоритмов возможно только путем изменения электрической схемы УУ.
Системы второго класса предназначены для выполнения широкого класса алгоритмов , что обеспечивается введением в ЗУ соответствующих программ. Каждая программа представляет собой закодированную последовательность команд, вызываемую из ЗУ в УУ. После дешифрации очередной команды УУ вырабатывает последовательность управляющих сигналов, обеспечивающих ее выполнение операционным устройством или другими устройствами. Изменение алгоритма функционирования такой системы достигается путем замены программ в ЗУ системы. Программы могут храниться либо в том же ЗУ, где хранятся данные, либо в специальном ЗУ программ. Если ЭВМ предназначена для выполнения только одной программы, эта программа заносится в постоянное ЗУ (ПЗУ) , откуда она может многократно вызываться в УУ. Если ЭВМ должна выполнять разнообразные программы то, очередная программа или ее часть через ИУ с внешнего устройства вводится в оперативное ЗУ. После выполнения очередной программы в ЗУ вводится новая. Система с жесткой логикой обычно имеет лучшие технические характеристики (быстродействие, надежность, энергопотребление) при реализации определенного алгоритма. Поэтому их целесообразно использовать в специализированных системах управления для определенных объектов, выполняющих одну и ту же последовательность действий. Такие специализированные системы обычно называются контроллерами.
Программно-управляемые системы отличаются большой широтой применения и простотой схем алгоритма функционирования. Однако эта гибкость достигается ценой усложнения структуры по сравнению с системами с жесткой логикой. УУ вместе с ОУ образуют процессор - основную обрабатывающую часть ЭВМ.
Процессор, реализованный в виде одной или нескольких БИС, называют микропроцессором. Часто микропроцессор содержит также небольшое внутреннее ЗУ для хранения промежуточных данных.
 |
Большинство микроэлектронных цифровых систем имеют магистрально-модульную структуру.
Д- магистраль данных (команд и операндов)
А- магистраль адреса
С- шина управления
Управление магистралью обычно осуществляет УУ. Однако в определенное время внешнее устройство может занять магистраль, инициируя обмен информацией между ним и системой.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.