Назначение базовой ЭВМ

Базовая ЭВМ - это простая гипотетическая машина, обладающая типичными чертами многих конкретных ЭВМ. Знание принципов построения и функционирования этой ЭВМ будет хорошей базой для освоения ЭВМ любых типов и моделей. Естественно, что начинать изучение ЭВМ лучше всего с простых моделей, которые и были выбраны за прототип базовой ЭВМ.

Структура базовой ЭВМ

На рис. 1.1 приведена упрощенная структура базовой ЭВМ. Это одноадресная ЭВМ, работающая с 16-разрядными словами. В ней реализованы два вида адресации: прямая и косвенная.

Рис. 1.1. Модель базовой ЭВМ

Рассмотрим составные части базовой ЭВМ, не касаясь пока устройств ввода-вывода (УВВ) и пульта управления (ПУ).

Память состоит из 2048 ячеек (16-битовых) с адресами 0,1,…,2046,2047. Восемь ячеек памяти с адресами 008,…,00F несколько отличаются от остальных. Эти ячейки называются индексными и их лучше использовать в циклических программах (п. 1.5).

Процессор состоит из ряда регистров, арифметическо-логического устройства и устройства управления. По назначению регистры процессора делятся на:

Аккумулятор (А). 16-разрядный регистр, являющийся одним из главных элементов процессора. Машина может одновременно выполнять арифметические и логические операции только с одним или двумя операндами. Один из операндов находится в аккумуляторе, а второй (если их два) - в регистре данных. Результат помещается в А.

Флаговые регистры - хранят признаки результатов арифметических и логических операций. К ним относятся: 1) Регистр переноса (С) - это одноразрядный регистр, выступающий в качестве продолжения аккумулятора и заполняющийся при переполнении А. Этот регистр используется при выполнении сдвигов. 2) Регистр нуля (Z) - это одноразрядный регистр, который устанавливается в единицу, если результат арифметической или логической операции равен нулю. В противном случае, регистр Z сбрасывается; 3) Регистр знака (N) - это одноразрядный регистр, который устанавливается в единицу, если результат арифметической или логической операции отрицательный (старший бит результата равен 1). В противном случае, регистр N сбрасывается.

Регистры общего назначения - хранят операнды арифметических и логических выражений, индексы и адреса. К ним относятся: 1) Регистр команд (РК). Этот 16-разрядный регистр используется для хранения кода команды, непосредственно выполняемой машиной. 2) Регистр данных (РД). Используется для временного хранения 16-рязрядных слов при обмене информацией между памятью и процессором.

Индексные регистры - хранят индексы исходных и целевых элементов массива;

Указательные регистры - ранят указатели на специальные области памяти. К ним относятся: 1) Счетчик команд (СК) служит для организации обращений к ячейкам памяти, в которых хранятся команды программы. После исполнения любой команды СК указывает адрес ячейки памяти, содержащей следующую команду программы. Так как команды могут размещаться в любой из 2048 = 2^11 ячеек памяти, то СК имеет 11 разрядов. 2) Регистр адреса (РА) - 11-разрядный регистр, содержащий значение исполнительного адреса (адреса ячейки памяти, к которой обращается ЭВМ за командой или данными).

Управляющие регистры — хранят информацию, управляющую состоянием процессора, а также адреса системных таблиц.

Арифметическо-логическое устройство (АЛУ) может выполнять такие арифметические операции, как сложение и сложение с учетом переноса, полученного в результате выполнения предыдущей операции. Кроме того, оно способно выполнять операции логического умножения, инвертирования, циклического сдвига.