Студопедия

Главная страница Случайная лекция


Мы поможем в написании ваших работ!

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика



Мы поможем в написании ваших работ!




Общие сведения и технические характеристики арифметического сопроцессора. Система команд арифметического сопроцессора

Читайте также:
  1. I. Общие сведения о PMOС. Достоинства и недостатки.
  2. II. ОСНОВЫ СИСТЕМАТИКИ И ДИАГНОСТИКИ МИНЕРАЛОВ
  3. II. РЕКОМАНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
  4. PR как система
  5. А) Система источников таможенного права.
  6. Автоматизированная система управления гибкой производственной системой (АСУ ГПС)
  7. Автоматическая система сигнализации
  8. Автономная нервная система.
  9. Акцизы: база, общие права и обязанности налогоплательщиков
  10. Англо-американская система права (система общего права).

Блок вычислений с плавающей точкой (Floating Point Unit, FPU) или арифметический сопроцессор – функционально самостоятельный модуль, который вплоть до микропроцессора INTEL486 размещался в отдельной микросхеме. В микропроцессорах, начиная с INTEL486DX математический сопроцессор встроенный.

Сопроцессор INTEL 8087 выполнен как специализированная интегральная микросхема, ориентированная на работу с основным микропроцессором. Основное назначение сопроцессоров – повышение быстродействия при выполнении специальных вычислительных команд и вычислениях чисел с плавающей точкой.

Комбинацию микропроцессора и сопроцессора рассматривают как единый процессор с расширенной системой команд и типами данных. Совмещение микропроцессора INTEL 8086 с сопроцессором INTEL 8087 сводится к простым соединениям соответствующих выводов без использования дополнительных интегральных схем. В сопроцессоре INTEL 8087 отсутствует механизм выборки команд, поэтому он функционирует совместно с основным микропроцессором и под управлением последнего.

Система команд сопроцессора расширяет набор команд основного микропроцессора и включает следующие группы команд:

1. команды передачи данных,

2. арифметические команды:

a) сравнение,

b) анализ,

c) сложение,

d) вычитание,

e) умножение,

f) деление;

3. команды загрузки констант, часто встречающихся в вычислительных программах,

4. команды трансцендентных функций:

a) tg,

b) arctg,

c) 2x-1,

d) Ylog2X и т.д.;

5. команды управления:

a) команды инициализации сопроцессора,

b) команды разрешения прерываний,

c) команды загрузки управляющего слова,

d) команды запоминания управляющего слова в памяти,

e) команды запоминания слова состояния в памяти при организации условных переходов и для обработки исключительных ситуаций,

f) команды записи содержимого всех регистров сопроцессора в память,

команды установки в ноль флагов исключительных ситуаций и т.д.

56. Обобщенная структурная схема сопроцессора.

Сопроцессор INTEL 8087 представляет собой однокристальный 80-разрядный арифметический сопроцессор.

В структурной схеме сопроцессора INTEL 8087 можно выделить два независимо работающих устройства, позволяющих организовать конвейерную обработку принимаемых данных:

1. операционное устройство – выполняет функции, заданные командой,

2. устройство шинного интерфейса

a) принимает и декодирует команды,

b) осуществляет считывание операндов из памяти и их преобразование в 80-разрядный формат с плавающей запятой,

c) запись результатов выполнения команд в память с обратным преобразованием в требуемый формат.

Оба устройства могут работать параллельно, что обеспечивает совмещение во времени процессов передачи и преобразования данных.

Операционное устройство содержит:

1. стек регистров,

2. модуль обработки порядка,

3. арифметический модуль,

4. сдвиговый регистр,

5. устройство МПУ.

Буфер данных обеспечивает синхронизацию работы микропроцессора и сопроцессора, имеющих разные тактовые частоты. Наличие буфера данных позволяет передавать сопроцессору команды и данные следующей операции еще до того, как закончилось выполнение текущей. Это дает возможность работы микропроцессора и сопроцессора без циклов ожидания.

Данные на обработку в сопроцессор могут поступать в любом из форматов. Независимо от этого, все вычисления в сопроцессоре выполняются в 80-разрядном формате с плавающей запятой. Преобразование форматов данных выполняют регистры очереди операндов. Регистры очереди операндов – это 3 80-разрядных регистра. Регистры очереди операндов также служат для временного хранения данных.

В сопроцессоре организована раздельная обработка мантиссы и порядка. Все действия над порядками выполняются в модуле обработки порядка. Операции над мантиссами производятся в арифметическом модуле. Арифметический модуль также формирует признаки различных исключительных ситуаций, возникающих при обработке данных. Для выполнения операций сдвигов мантиссы используется сдвиговый регистр.

Рег8истровый стек сопроцессора представляет собой 8 80-разрядных регистров. Регистровый стек служит для хранения обрабатываемых данных. Обращение к регистрам стека может производиться к любому из регистров в любое время. Для этого с регистрами стека связан 3-разрядный указатель стека, содержимое которого определяет номер стекового регистра.

Блок управления сопроцессора построен по микропрограммному принципу. Его назначение состоит в дешифрации очередной команды и формировании управляющих сигналов, определяющих режим работы устройств сопроцессора.

Регистр слова состояния сопроцессора выполняет функции, аналогичные функциям регистра флагов микропроцессора, но только для операций с плавающей точкой. Регистр слова состояния отражает состояние сопроцессора в соответствии с выполняемыми действиями или результатами действий.

Формат регистра слова состояния сопроцессора:

B C3 ST C2 C1 C0 IR   PE UE OE ZE DE IE

B – признак занятости сопроцессора

В=1 – сопроцессор выполняет команду

В=0 – сопроцессор свободен;

С3-С0 – флаги, характеризующие результаты выполнения различных команд;

ST – разряды, определяющие номер арифметического регистра, являющегося вершиной стека сопроцессора;

IR– флаг запроса прерывания, который устанавливается в 1 при возникновении какой-либо незамаскированной исключительной ситуации;

PE, UE, OE, ZE, DE, IE – флаги, исключительных ситуаций, возникающих в результате выполнения команд:

PE – неточный результат – устанавливается в 1, когда значение результата не может быть представлено точно в том формате, который определен командой. Результат в этом случае округляется в соответствии с заданным режимом округления. Если PE замаскирован, сопроцессор округляет результат, не вызывая прерывания;

UE –антипереполнение – устанавливается в 1, когда результат операции не может быть представлен нормализованным конечным числом. Если UE замаскирован, то в качестве результата выдается денормализованное число;

OE – переполнение – устанавливается в 1, когда результат операции не может быть представлен конечным числом, т.е. его значение превышает 1.2∙104932. Если флаг OE замаскирован, то в качестве результата выдается код ∞;

ZE –деление на нуль – устанавливается в 1, когда делитель равен нулю. Если флаг ZE замаскирован, то в качестве результата выдается код ∞ со знаком, равным сумме по модулю два знаков операндов;

DE– денормализованный операнд – устанавливается в 1, когда хотя бы один из операндов денормализован. Если флаг DE замаскирован и операнд находится в памяти, то сопроцессор оперирует с денормализованным операндом как с нормализованным;

IE – недействительная операция – устанавливается в 1 при переполнении стека, извлечении из пустого стека, выполнения действий, приводящих к неопределенным значениям типа ∞∕∞, ∞∙0, √-а. Если флаг IE замаскирован, то результатом недействительной операции является код неопределенности.

Регистр слова управления сопроцессора служит для задания режима работы сопроцессора программным путем. Различают две группы режимов:

1. режимы вычислений,

2. режимы обработки исключительных ситуаций.

Формат регистра слова управления сопроцессора:

  IC RC PC IEM   PM UM OM ZM DM IM

IC – порядок обработки ∞

IC=0 – без знака

IC=1 – со знаком;

RC – управление округлением

RC способ округления результата
к ближайшему значению
по направлению к +∞
по направлению к -∞
округление к нулю

PC– управление точностью, определяет формат представления результатов вычислений

PC формат результата
24 бита мантисса, 7 бит порядок
зарезервировано
53 бита мантисса, 10 бит порядок
64 бита мантисса, 15 бит порядок

 

 

IEM– маскирование прерываний (флаг IEM маскирует флаг запроса прерывания IR), т.е. независимо от значений масок особых случаев при IEM=1 все исключительные ситуации обрабатываются стандартно

IEM=1 – прерывания запрещены

IEM=0 – прерывания разрешены;

PM, UM, OM, ZM, DM, IM – маски исключительных ситуаций. Установка в 1 бита маски запрещает прерывание при возникновении соответствующей ошибки сопроцессора и используется встроенная процедура обработки исключительной ситуации.


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Виртуальная память | Иерархическая организация памяти микро-ЭВМ

Дата добавления: 2014-08-04; просмотров: 536; Нарушение авторских прав




Мы поможем в написании ваших работ!
lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.003 сек.