Дәрістер тезистері

Ақырғы  төртінші қадам нақты санды ұсынады. Шеткі солға жақ бит таңбалық санды анықтайды. Қазіргі жағдайда биттік таңба 0 – ге тең, ал саны  +100.25₁₀ жағымды. Бирттік таңбадан кейін аралас реттік сан жүреді. Келесі 23 битте екілік мантиссаның бөлшек саны сақталады (бүтін бөлік 1 тең, сол себепті 1.ХХХХ берілген санның ХХХХ бөлшек бөлігі жеткілікті). Бүтін мантиссаның бөлігі – I бит, тек кеңейтілген нүктенің нақты саннын көрсетеді.

Кейбір арнаулы  үлкендіктер басқа сандар сияқты ұсынылмайды, бұл үшін ерекше кодпен қаралады. Мысалы, 0 саны қосалық процессорда  нөлдік жиынтық 1 таңбалық бите ұсынылады. Бірыңғай тәртіп бойынша код жақын нөлдік санға қайшы. Жағымды және қайшы мантиссада және а бірлік реттік шексіз нөль болып сақталады, ал таңбалы бит шексіз болып анықталады. Арнаулы мағына NaN (not-a-number сан емес), код бірлігі және реттік поля белгісіз нәтижеде берілген, сондайық  мантиссаның биттің көбісі  нөлге тең емес,

Форматтық нақты санды өңдеу

Жуық  нүктеде берілген екілікті ондық  санға өңдеу келесі түрде берілген:

1. Аралас ретті және мантиссаны таңбалық битке қосу.

2. Араласты аралас реттен алу,

3. Екілік санды бірыңғай түрде мәліметтерді жазу.

4. Екілік санды бірыңғай емес түрге келтіру.

5. Бірыңғай емес екілік санды ондық санға өңдеу.

Ондық санды дара нақты санға алмастыру  (мысалы 11.2).

11.2 -мысал. Ондық санды дара нақты санға алмастыру

Қадам  Нәтиже

           1. таңба= 1, аралас реттік = 10000011, мантисса – 10010010000000000000000

2. 100 = 10000011 – 01111111

3. 1.1001001 X 24

4. 11001 ,001

5. -25.125 

 

11.3-сурет. 80х87 арифметикалық қосалқы процессордың ішкі ұйымдастырлуы.

Ұйымдастыруды басқару немесе басқаша CU (control unit) қосалқы процессор жадыда және системалық шина арқылы әрекет жасайды. Екі процессорда — орталық және арифметикалық — үздіксіз нұсқауды талқылау: (префикса) esc кодды қосалқы процессордан басталатын команда, ал басқа командалар  — орталық қосалқы процессор.

Есепті ұйымдастыру  немесе басқаша, NEU (numeric execution unit) қосалқы процессордың нұсқауларын орындайды. Операндтарды жәе арифметикалық инструкциялардың нәтижелерін сақтау үшін бұл құрылғы 8 регистерден тұратын стектен құралған. Операндтар не ерікті регистерде, не стектің төбесінде орналасқан; командалардың көбісі нәтижені стектің төбесіне операндтардың орнына жазады. Қосалқы процессор өзіне тағы да қалып – күй регистерін, басқару регистерін, тектер регистерін және алып тастау нұсқағышын қосады. fstsw ax командасы жалғыз команда, қосалқы процессор мен орталық процессордың АХ регистері арасындағы деректерді жібереді. Назар аударыңыз, 8087 қосалқы процессоры fstsw ax инструкциясы қолданылмайды.

ММХ технологиясына кіріспе.

Мультимедиялық  кеңейтілуі ММХ (multimedia extension) Pentium—Pentium 4 процессорының командалар жүйесіне 57 инструкция қосады.  ММХ инструкциясы бейне және графикалық қолданбаларды (сонымен қатар бейнеконференцияларды, 2D және 3Б графикаларды және кескінді өңдеуді) дыбыс синтезін, аудио және графикалық мәліметтерді қысу (көбінесе желілік қолданбаларда) өңдеу үшін арналған. Есептеу құрылғысы ММХ, арифметикалық қосалқы процессорге сияқты орталық процессормен бірге жұмыс жасайды. 

ММХ деректер типі

ММХ кеңейтілуі жаңа типті 16 – битті  деректерді: 8 қамтылған байт, 4 қамтылған 16 – битті сөздер және 2 қамтылған 32 битті қос сөздерді енгізеді.  64 – битті қамтылған деректердің  байты жадының ұяшығында орналсқан; жоғарғы адрестерде – ауқымды байттар, Intel корпорациясының жүйесінде қабылданған.

ММХ деректер пішіні 11.5 - суретінде көрсетілген.

Негізгі әдебиет: [1] – 31- 800 c, [2] – 15-600 c

Бақылау сұрақтары:

1. Сопроцессор жұмыс істейтін үш негізгі мәліметтер типін атаңыз.
2. Сопроцессор қамтитын бүтін санды мәліметтердің өлшемі (бит саны және мәндер диапазоны) қандай?
3. Сопроцессорда өңдеу үшін BCD-сандары форматы қандай?
4. Орталық процессормен командалар орындалуы кезінде сопроцессор қандай жағдайда болады?
5. Сороцессормен командалар орындалуы кезінде орталық процессор қандай жағдайда болады?

 

12-Дәріс. Енгізу және шығару шиналары. ISA шинасы. VLB және EISA шиналары. PCI шинасы. USB универсальды кезекті шина.

Дербес компьюрдің ядросы орнынына кейбір кездерде жүйелік (system board) немесе аналық платалар (mother board) қолданылады.Бұл бөлімде: ISA (industry standard architecture) шинасы – кеңейту шинасы,  IBM PC модельдерінен ббасталып қолданылатын және өндірістік стандарттқа айналған, VESA (video eiectronics standards association) ассоцицацасының локальды шинасы, басқаша айтқанда VLB (VESA local bus) шинасы, USB (universal serial bus) кезекті универсальды шина және AGP (advanced graphics port) графикалық порт.

ISA шинасы

ISA (Industry Standard Architecture — архитектура  промышленного стандарта) шинасы IBM PC біріктірілген комьютерлік жүйесының тарауынан  бастаплданылалды, 1982 ылдан бастап.

16 – разрдты IBM PC шинасы

IBM PC  16 – разрядты шинаның  8 – разрядты шинадан айырмасы:

Бірінші бөлігі – сол 8 – разрядты шинаның  айырғыш, , екінші бөлігі – 36 – контактылы айырғыш қосымша түрінде қолданылады. Сонымен, кез-келген  16 – разрядты ISA картасы екі шегі болуы керек: біреуі раъемға 8 – разрядты  шинаны қондыру үшін керек, ал екіншісі – жаңа қосымшаға арналған. 12.1 суретте қосымша айырғыш контакттар кестесі көрсетілген және компьютердің жүйе платасында 8 – разрядты айырғыш ISA шинасы көрсетілген.

Осы айырғыш  көмегімен деректер шинасы 8 линияға(D8—D15)   кеңейтілген, сөйтіп ISA шинасының ортақ  разряды 16 – разрядтты құрайды. Сонымен қатар мекенлі линиялар қосылды, олар шина мекенін 24 разрядқа дейін кеңейтеді. Егер ISA картасына бес қосымша жадыны орнатпаса А23-А20 мекендік шиналары енгізу – шығару операцияларында ешқандай функцияларды орындамайды. ISA шиналары ұзақ жылдары колданылып жүрді. Алайда кейіннен басқала шиналар қолданыла басталды, разрядтары 16 – биттен асатын:EISA шиналары, VLB және PCI шиналары. 

12.1-сурет. 16-разрядты  слоттарының орналасуы және  36-контактілі  қосымша айырғыштың (б) орналасу  схемасы

Модемдер және дыбыс карталары соңғы болып  ISAшиналарын қолданған құқрылғылар болды, алайда кейіннен оларда басқа стандарттарды қолдануға көшті. Модемдер кезекті мәліметтерді беру құрылғылары болып табылады, оларға USB шиналары сәйкес келеді. USB шиналары дыбыстарды өңдейтін модульдерді компьютердің корпусының сыртына шығара алады, өйткені дыбыс карталары  электр кедергілеріне төзімді емес.

EISA және VLB шиналары

 Компьютерлердің  жаңартылуына және разрядталудың  кеңейтілуіне сай 80386—Pentium 4 микропроцессорларында  жаңа 32 – разрядты шина қажет. Сондықтан EISA (extended ISA) шинасы пайда болды, ол ISA шинасының 32 –разрядты модификациясы болып табылады. EISA шинасы қалай жаңартылған жүйедағы шина болса, солай жоғалып кетті. Шинаның разрядтылығын үлкейткен сайын32 бит толқыны 8 МГц болып қала берді, осы EISA шинасының  басты мәселесі болып табылды. EISA шинасы көбінесе файл – серверлерінде көп қолданылды.

EISA шинасы. ISA шинасынан  EISA шинасына ауысқанда контактілер  енгізу айырғыші кішірейді: 0,1 ден  0,05 ке  дейін. Көптеген EISA шинасының жаңа контактілері 32 разрядты (D31—D16) шиналарға жатады. Тағы төрт (ВЕЗ —ВЕО) контактілері бар, оларға сигнал жүргізілген. Олар 80386 және  80486 микропроцесссорларының жады банкін кеңейтеді.

         32-разрядты санағышпен оқиғалар  санының интерфейс кестесі. Бұл жүйе төрт 8 – разрядты 74LS590екілік санағыш жүйеде қолданылады. Әр 74LS590 санағышында CCLR (counter clear)шығаруы бар. Бәрінде оқғалар саны санағышы 32 разрядты синхронды санағыш секілді орындалған, онда RCO (ripple carry output) импульсивті сигнал шығарылуы орындалады. Ол келесі сегіздік санағышына жұмыс істеуіне мүмкіндік береді, бірінші санағыштың мәні 00000000₂ болғанда келесі санағыштың мәні біріншіден кейін басталады.

12.2-сурет.  EISA шинасы айырғышы (а) контактілері орналасу схемасы және EISA және ISA (б) картасы контактілерін салыстыру

           Мекендерді дешифрлау үшін енгізу–шығару ОЗО8Н, 0309Н және  030СН порттарына айналу үшін PALlbLo микросхемасы қолданылады. 0308Н порты санағышты аяқтау үшін қолданылады, ал 0309Н проты санағыш қалып күйін түсіріп алу үшін қолданылад,  және 030СН порты шығару буферларының  үш санағышпен жүмыс істеуіне мүмкіндік береді. 030СН портының жұмыс істеу себебі, ол басқа құрылғылармен жұмыс істеген кезінде олардың операцияларының дұрыс орындалуына мүмкідік береді.

Оқиғалар  санағышы

12.1 мысалында  санағыш оқиғаларында қолданылатын  программа көрсетілген. Санағыш  32 – разрядты болғандықтан, ол  4 млрд оқиғларды (2²² - 4294967 296) қате болғанынша жинай алады.

12.1 - мысал. Кестені  оқиғалар санағышы орнына қолдану бағдарламасы

MODEL TINY

.386

0000  .CODE

.STARTUP; оқиғалар  санағышын қосатын процедура. 

0100  START  PROC   NEAR

0100 ВА 1308   MOV DX,1308H  ; алып тастау порты адресі

С103 ЕС    IN AL,DX ; есептегішті алып тастау

0104 C3    RET

0105                START  EWDP; Қорытынды мәнді оқитын және оны ЕАХ     регисторына қайтаратын процедура

0105               READC  PROC   NEAR

0105 ВА 1309   MOV DX,1309H ;      адрес порта фиксации счета

0108 ЕС   IN AL,DX;             есептегіш мәндерін бекіту

0109 ВА 130С  MOV DX,130CH;       есептегіш оқу порты адресі

01ОС 66| ED  IN EAX,DX;       ЕАХ регистрына мәліметтерді оқу

01СЕ C3 RET  

010F  READC    ENDP

END

VLB шинасы

 

12.3.-сурет. EISA шинасына 32-разрядты оқиға есептегішінің  қосылуы

            VESA (Video Electronics Standards Association) немесе VLB (VESA local bus) ассоциациясының локальді шинасы 32 – разрядты шинасына қарағанда ең тиімді шешім береді. EISA шинасы 8МГц толқынында жұмыс істесе,  VLB локальді шинасы 33МГц толқынында жұмыс істейді. Бұл бөлімде 80486 микропроцессорінде графикалық адаптердің және контролер дискісінің қосылуы үшін керек VLB локальді шинасы қарастырылады.

        PCI шинасы

        PCI (Peripheral Component Interconnect)   шинасы  жаңа Pentium 4 жүйесінде қолданылады. Көптеген жүйелер құрылғыларды қосу үшін ISA шинасының екі слоты қолданылады. Кейіннен ISA шинасының слоттары жоғалып кетті, өйткені PCI шинасын кеңінен шығара бастады. VLB локальді шинасының орнына РСІ шинасы келді. РСІ шинасының басты өзегі ол, «қоста жұмыс істе» деген РпР (Plug-and-Play) спецификациясын қолдайды,  64 – разрядты деректер шинасынан тұрады. РСІ шинасы регисторлар тізбегінен тұрады, ал олар плата туралы мәлімет сақтайтын ЗУда және РСІ платасында орналасқан. Осы регисторлардың ақпраты коипьютерге автоматты түрде РСІ шинасымен байланысуына мүмкіндік береді. « Қоста жұмыс істе» деген РпР (Plug-and-Play) спецификациясы РСІ шинасының кеңінен таралуына түрткі болған шығар.

12.4.-сурет. PCI шиналы  дербес компьютер жүйесінің блок-схемасы

РСІ шинасына микропроцессор интегралды схема арқылы қосылады, оны шинаның көпірі  немесе PCI (PCI bridge) деп атайды. Бұл дегеніміз  кез–келген микропроцессор РСІ шинасымен  қосыла алады. Болашақта барлық компьютер  жүйелері бірдей шинаны қолдана алады. РСІ шинасына тіпті  Apple Macintosh жүйесі көшуде. ІВМ фирмасы міндетті түрде жүйелерді РСІ шинасымен шығаратын болады.

 РСІ шинасын  шығаруының орналасу кестесі

Басқа шиналарға  қарағанда РСІ шинасы 32 немесе 64 – разрядты деректер шинасымен және 32 – разрядты шина мекенімен жұмыс істейді.32 – разрядты платада 64 – контактті айырғышы бар, ал 64 – разрядты платаның 94 контакті бар. 12.5. суретте РСІ шинасының шығарылуының орналасу кестесі көрсетілген. РСІ шинасының компоненттерплатасы алдындағы шиналардың адаптерлеріне қарағанда басқа жазықтықты орналасады.

РСІ шинасы басқа  шиналар сияқты енгізу – шығару құралдарымен микропроцессордың байланысу  үшін

қолданылады.  Қазіргі кезде Pentium 4 процессорындағы  жүйелер 400 МГц толқынды жүйелік  шинаны қолданады.

РСІ шиналарының мультифплекстелген линиялары

            РСІ шиналраының линиялары ADO—  AD3i контактілеріне тартылған, және  бұл линиялар деректермен мультиплекстелген.  Кейбір жүйелерде деректерді  тарату үшін AD32— AD63 контактілі 64 – разрядты деректер шинасы қолданылады.

 

12.5-сурет. PCI шинасы  қортуларының орналасу схемасы

 

12.6.-сурет. PCI шиналы жүйе жұмысының пакетті режимінің уақытша диаграммасы

 Болашақта  бұл мәліметтерді мекен адресін  64 – разрядқа дейін  кеңейту  үшін қолдануға болады.

Әр уақытта шинаны арбитрдан қолдау алған тек бір ғана  құрал басқара алады.

РСІ интерфейсі

РСІ иинтерфейсі  өте күрделі. Оған қолданушының ақпаратын  және басқа ақпаратты сақтайтын (EPROM)  тұрақты жпды керек. РСІ интерфейсінің  элементарлы құрамы 12.7.-суретінде  көрсетілген. РСІ интерфейсінің фунцияналдануы үшін қандай компоненттердің керектігі блок – схемада көрсетілген. РСІ интерфейсіне қажетті компоненттер: регистрлер, паритет блогы, инициатор және EPROM жадысы.

12.7-сурет. PCI интерфейсінің  блок-схемасы

Универсальды кезекті USB шина

Универсальды  кезекті USB шина немесе USВ (universal serial bus) шина қосымша құрылғылардың компьютерге қосылу амалын тапты. Бұл шинаға қосымша құрылғыларды компьютерді өшірмей– ақ қосуға болады мысалы, тышқан, клавиатура, джойстик, принтер және т.б.

USB шинасы  шығуларының қызметтері

                                              Контакт нөмірі           Сигнал

1 5.0V

2. - Data
3. + Data

4 GND

Ақпараттық  сигналдар екі фазалы немесе дифференциалды сигналды болып келеді. Дифференциалды логикалық бірлік  +Data –дан 2,8 В-қа беріледі, ал –Data сызығы 0,3В дифференциалды нольге беріледі.