34. 1. Основы устройства компьютера

Все цифровые компьютеры состоят из пяти основных блоков: блока управления, арифметико-логического уст­ройства (АЛУ), памяти, ввода и вывода (рис. 36-1). В не­которых случаях блоки ввода и вывода объединены в один блок, называемый блоком ввода-вывода. Так как блок уп­равления и арифметико-логический блок тесно связаны между собой и их трудно отделить друг от друга, их вмес­те можно назвать центральным процессором (CPU) или микропроцессорным блоком.

Рис. 36-1. Основные блоки компьютера.

Блок управления дешифрует каждую команду, посту­пающую в компьютер. После этого он выдает импульсы, необходимые для выполнения указанных функций. Если, например, команда требует сложить два числа, блок управ­ления посылает импульсы в арифметико-логическое уст­ройство (АЛУ) для выполнения сложения. Если команда требует запомнить слово в памяти, блок управления посы­лает необходимые импульсы в память для того, чтобы со­хранить данные.

Современные компьютеры обладают способностью объе­динять несколько команд в одну. Это осуществляется с помощью программы, хранящейся в памяти. Когда коман­да дешифрована блоком управления, эта программа выда­ет последовательность инструкций для ее выполнения.

Блоки управления различных компьютеров отличают­ся друг от друга. В основном, блок управления состоит из индексного регистра, регистра команд, дешифратора ко­манд, счетчика команд, генератора тактовых импульсов и схемы формирования импульсов управления (рис. 36-2).

К логической цепи

В память или вывод Из памяти или ввод

Рис. 36-2. Блок управления компьютера.

Регистр команд запоминает командное слово, которое должно быть дешифровано. Это слово дешифруется дешиф­ратором команд, посылающим соответствующий логичес­кий сигнал в генератор импульсов управления. Генератор импульсов управления выдает импульс при поступлении соответствующего тактового импульса. Выходной импульс генератора импульсов управления позволяет другой цепи в компьютере выполнить заданную команду.

Счетчик команд отслеживает последовательность команд, которые должны быть выполнены. Команды хранятся в программе, хранящейся в памяти. Для того чтобы програм­ма начала выполняться, в счетчик команд помещается на­чальный адрес программы (определенное место в памяти).

Первая команда вызывается из памяти, дешифруется и вы­полняется. После этого счетчик команд автоматически перемещается к адресу следующей команды. Каждый раз, когда команда вызывается и выполняется, счетчик команд продвигается на один шаг до тех пор, пока программа не будет завершена.

Некоторые команды задают переход в другое место про­граммы. Регистр команд содержит адрес расположения следующей команды, и он загружается в индексный ре­гистр.

АЛУ выполняет операции, связанные с математической логикой и принятием решений. Большинство арифметико- логических устройств могут делать сложение и вычитание. Умножение и деление программируются в блоке управле­ния. Арифметико-логическое устройство может выполнять логические операции, такие как инверсия, И, ИЛИ и ис­ключающее ИЛИ. Оно может также принимать решения путем сравнения заданных чисел с 0, 1 или отрицательны­ми числами.

На рис. 36-3 изображена блок-схема арифметико-логичес­кого устройства. Оно состоит из арифметико-логической цепи и накапливающего регистра. Все данные в арифме­тико-логическую цепь и накапливающий регистр посыла­ются через регистр данных. Содержимое накапливающе­го регистра может быть увеличено на 1, уменьшено на 1, сдвинуто вправо на одну позицию или влево на одну пози­цию. Накапливающий регистр имеет такой же размер, как

С

Арифметико>

логическое

устройство

Аккумулятор Регистр данных

1

Рис. 36-3. Арифме­тико-логическое ус­тройство (АЛУ).