мета-данные страницы

БЭВМ

Материалы добросовестно спизжены из ИТМО, у С.В.Клименкова (препода по ОПД).

БЭВМ (Базовая Электронно-Вычислительная Машина) - простая модель, демонстрирующая принципы работы компьютера (с фон-Нецмоновской архитектурой)

ISA (instruction set architecture) - набор инструкций конкретного компьютера, их семантика и способ кодирования в памяти. Примеры ISA: x86, ARM, MIPS, RISC-V. Компьютеры с одинаковой ISA могут быть по-разному устроены на уровне микроархитектуры - от этого может зависеть скорость или эффективность исполнения программ.

материалы

Структура БЭВМ

Ниже приведена упрощенная структура базовой эвм. Это одноадресная эвм аккумуляторного типа, выполняющая простейшие операции с 16-разрядными машинными словами.

Области

  • Память - 2048 16и битовых ячеек с адресами [0, 2047].
  • Процессор:
    • регистры - хэш первых уровней, самые быстро доступные ячейки памяти. «Рабочий стол» процессора.
    • АЛУ - арифметико-логическое устройство. способно выполнять арифметические и логические операции, такие как сложение, сложение с учтём переноса, полученного в результате выполнения предыдущей операции, операции логического умножения и инвертирования. Имеет два входа (правый и левый).
      • коммутатор - устройство адресации.
      • устройство управления - оно же МПУ (микропрограммное устройство), выполняет машинные команды процессора при помощи элементарных микроопераций1).
  • Пульт оператора - Позволяет выполнять пультовые операции.

Регистры

  • AC - (accumulator) «аккумулятор», используется2) для хранения операнда для команд, хранит результат выполнения команд и тп.
  • BR - (buffer register) «буферный регистр», буфер для промежуточного хранения данных.
  • PS - (program state) «регистр состояния», хранит биты, управляющие работой бэвм (настройки), и признаки результата.
  • IR - (input register) «клавишный регистр», находится в составе пульта оператора и нужен для ввода адреса программы, кодов программы и данных. Те взаимодействия оператора и бэвм.
  • DR -(data register) «регистр данных», буфер для обмена информацией между памятью и процессором.
  • AR - (address register) «регистра адреса», служит для обращения к ячейкам памяти и содержит адрес.
  • CR - (command register) «регистр команд», содержит код выполняемой команды для её поэтапного декодирования.
  • IP - (instruction pointer) «счетчик команд», хранит адрес ячейки, содержащей следующую команду.
  • SP -(stack pointer) «указатель стека», используется для вызова подпрограмм и передачи аргументов подпрограммам.

Регистры хранящие данные имеют 16 разрядов, а хранящие адреса - 11 разрядов. IP, SP, AR - 11иразрядные тк хранят адреса.

Память

Как и вся БЭВМ, память 16иразрядная, тоесть одна ячейка памяти может хранить 16иразрядное двоичное число. Адреса 11иразрядные, тоесть всего адресов 2048 (0-2047).

Дешифратор, он же DC (decoder):

имеет 3 входа и 8 выходов.

АЛУ

Входы АЛУ:

  • COM(L/R) - compliment left/fight (инверсия правого/левого входа). Инверсия - 0=1, а 1=0, тоесть 10010 → 01101
  • PLS1 - +1 к сумме
  • SORA - логическое умножение («и»)

Коммутатор:

Условно разделен «пополам» на стершие и младшие разряды.

Может сдвигать (осуществлять перенос).

Блок проверки и установки признаков результатов:

устанавливает признаки результатов, нужные для вычислений.

Пульт оператора

Помимо всего прочего, позволяет как запустить, так и останавливать программу. В реальных ЭВМ остановка тактового генератора невозможна (потом его не получится запустить), поэтому используется прерывание. В БЭВМ же прерывание практически равно остановке тактового генератора.

1)
открытие вентилей и проверка состояния бита заданного регистра
2)
в современных процессорах вместо одного AC используется целый ряд регистров, так называемые «регистры общего назначения»