Цифровые вычислительные устройства и микропроцессоры приборных комплексов

Основная идея построения микропроцессора (2)

• В микропроцессорах многократно используется одно и то же устройство – АЛУ (арифметико-логическое устройство).
• Таким образом, микропроцессор – это универсальная микросхема, которая может выполнять любые заложенные в неё функции.
• Универсальность обеспечивает широкий спрос на эти микросхемы, а значит массовость производства. Стоимость же микросхем обратно пропорциональна массовости их производства, то есть микропроцессоры становятся дешёвыми микросхемами и тем самым ещё больше увеличивают спрос.
• В 1970 г. Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ – первый микропроцессор Intel 4004, который уже в 1971 году был выпущен в продажу.

3. Программная реализация вычислений

• Схемная реализация вычислений требует создания уникальной схемы объединения регистров и функциональных устройств, соответствующей заданному алгоритму. Поэтому переход от реализации одного алгоритма к реализации другого фактически требует построения новой вычислительной установки. При практических вычислениях это очень трудоёмкий процесс. Для обеспечения возможности выполнения разных алгоритмов при одной и той же схеме объединения регистров и функциональных устройств применяют программную реализацию вычислений.
• При программной реализации вычислений изначально устанавливается набор регистров, функциональных устройств и мультиплексоров, через которые возможны передачи данных между ними. Задаётся также набор команд (преобразований), служащий для записи алгоритма требуемого вычисления.

Программная реализация вычислений (2)

• Каждая команда, будучи исполняемой, вырабатывает совокупность управляющих сигналов, подаваемых на некоторые мультиплексоры, что ведет к межрегистровым передачам данных с возможным преобразованием данных в функциональных устройствах. Собственно воздействие команды определяется тем, на какие мультиплексоры поступают управляющие сигналы и какие значения имеют эти сигналы.
• Таким образом, при программной реализации вычислений за счёт возможности исполнения различных последовательностей команд (разных команд, исполняемых в разном порядке) можно при одной и той же схеме соединения регистров, мультиплексоров и функциональных устройств реализовать различные алгоритмы.
• Следует отметить, что исходная схема объединения регистров и функциональных устройств, а также набор используемых команд могут больше подходить для выполнения одних алгоритмов и препятствовать эффективной реализации других. Однако это служит платой за то, что при реализации различных алгоритмов используется одно и то же устройство.