Upload
ahmet-goegebakan
View
223
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 1/24
1
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Komut Periyodu
Komut periyodunun temel bilgisayar için
kesme (interrupt) periyodunu da ihtiva
eden son akış diyagramı yandaki şekilde
görülmektedir.
R kesme flip-flop’u dolaylı veya işleme
safhaları sırasında herhangi bir zamanda
1’ e set edilebilir.
Kontrol SC 0’a temizlendikten sonra
T0 zamanlama sinyaline döner. Eğer R = 1 ise, bilgisayar bir kesme
periyoduna girer. Eğer R = 0 ise,
bilgisayar bir komut periyoduna girer.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 2/24
2
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Komut Periyodu
Komut periyodunun temel bilgisayar için
kesme (interrupt) periyodunu da ihtiva
eden son akış diyagramı yandaki şekilde
görülmektedir.
Komut periyodunda, komutun
bellek-referans (dolaylı veya direkt),
register-referans veya giriş-çıkış komutu
olma durumuna göre daha önce de izah
edildiği şekilde farklı farklı yolardanişletilirler.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 3/24
3
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Komut Periyodu
Örnek temel bilgisayar için kontrol
fonksiyonları ve mikro işlemler yandaki
tablodaki şekilde özetlenebilir.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 4/24
4
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Örnek temel bilgisayar aşağıdaki donanım bileşenlerinden meydana gelmektedir;
Her biri 16 bit olan 4096 sözcüklü bir bellek birimi
Dokuz register : AR, PC, DR, AC, IR, TR, OUTR, INPR ve SC Yedi flip-flop : I, S, E, R, IEN, FGI ve FGO
İki kod çözücü : 3 x 8 işleme kod çözücüsü ve 4 x 16 zamanlama kodçözücüsü
16-bit bir ortak bus
Kontrol mantık kapıları Toplayıcı ve AC’ nin girişine bağlanmış olan mantık devresi .
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 5/24
5
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Bellek birimi ticari olarak elde edilebilen standart bir bileşendir.
Registerler de 74163 tipi bir entegre devreye benzer standart bileşenlerdir.
Kod çözücüler de ticari olarak elde edilebilen standart bileşenlerdir.
Flip-flop’ lar D veya J-K tipi olabilirler. Ortak bus 8x1 çoklayıcılar (multiplexer) kullanılarak inşa edilebilir.
Aşağıdaki bölümlerde de kontrol mantık kapılarının, toplayıcı ve AC’ ningirişine bağlanmış olan mantık devresinin dizaynı gösterilecektir.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 6/24
6
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Kontrol mantık kapıları
Daha önce temel bilgisayarın kontrol
biriminin blok diyagramı gösterilmişti.
Kontrol birimine olan girişler;
iki kod çözücüden,
I flip-flop’ undan IR registerinin 0’ dan 11’ e kadar olan
bit’lerinden ve
diğer girişlerden oluşmaktaydı.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 7/24
7
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Kontrol mantık kapıları
Kontrol devresine giren diğer girişleri
aşağıda verilmiştir;
AC’ nin 0 olup olmadığını ve AC (15)
teki işaret bit’ini kontrol etmek için
0’ dan 15’ e kadar olan AC bit’leri,
DR’ nin 0 olup olmadığını kontroletmek için 0’ dan 15’ e kadar olan
DR bit’leri ve
Yedi flip-flop’ un değeri.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 8/24
8
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Kontrol mantık kapıları
Kontrol devresinin çıkışları aşağıda
verilmiştir;
Dokuz register’in girişlerini kontrol
etmek için sinyaller,
Belleğin oku ve yaz girişlerini kontrol
etmek için sinyaller, Flip-flop’ları 1’ e set etmek, 0’ a
temizlemek veya tümleyenleri için
sinyaller,
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 9/24
9
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Kontrol mantık kapıları
Kontrol devresinin çıkışları aşağıda
verilmiştir;
Ortak bus’ için bir register seçmek
amacı ile kullanılan S1, S2, ve S3
için sinyaller,
AC toplayıcı ve mantık devresinikontrol etmek için sinyaller.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 10/24
10
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Registerler ve belleğin kontrolü
Temel bilgisayarın register’lerinin bir ortak bus sistemine bağlı idi.
Registerlerin kontol girişleri , LD (yükle), INR (artır) ve CLR (temizle) dir.
AR nin kontrol girişleri ile ilgili mantık kapıları yapısını oluşturmakistediğimizi var sayalım.
AR’ nin içeriğini değiştiren bütün ifadeleri yukarıda verilen kontrolfonksiyonları ve mikro işlemler tablosundaki register transfer ifadelerilistesini tarayarak bulabiliriz ;
R' T0 : AR PC
R' T2 : AR IR (0-11)
D7' IT3 : AR M[AR]
RT0 : AR 0
D5T4 : AR AR + 1
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 11/24
11
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Registerler ve belleğin kontrolü
İlk üç ifade bir register veya bellekten AR’ ye olan bilgi transferinitanımlamaktadır.
Kaynak register veya belleğin içeriği bus’ a yerleştirilir ve bus ‘ın içeriği AR’nin LD kontrol girişi aktive edilerek AR’ ye transfer edilir.
Dördüncü ifade AR’ yi 0’ a temizler.
Son ifade AR’ yi bir artırır.
AR için gereken kontrol fonksiyonları aşağıdaki şekilde üç Booleanifadesine indirgenebilir ;
LD (AR) = R' T0 + R' T2 + D7' IT3
CLR (AR) = RT0
INR (AR) = D5T4
Burada, LD (AR) AR’ nin yükle girişi, CLR (AR) AR’ nin 0’ a temizle girişi ve INR (AR)
AR’ nin artır girişidir.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 12/24
12
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Registerler ve belleğin kontrolü
AR ile ilişkili kontrol kapı mantığı aşağıdaki şekilde verilmektedir ;.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 13/24
13
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Registerler ve belleğin kontrolü
Benzer bir yol ile, diğer register’ler için gerekli kontrol kapıları daçıkarılabilir.
Belleğin oku kontrol girişi için gereken mantık devreleri, aynı tablodanfaydalanılarak oluşturulabilir.
Oku işlemi M[AR] sembolü ile ifade edilmektedir ;
Oku = R' T1 + D7' IT3 + (D0 + D1 + D2 + D6)T4
Bu Boolean ifadenin gösterdiği mantık kapılarının çıkışı belleğin okugirişine bağlanmalıdır.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 14/24
14
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Tek flip- flop’ların kontrolü
Yedi flip-flop için gerekli kontrol kapılarına benzer yolla gerçekleştirilebilir.
Örneğin IEN, iki komutun (ION ve IOF) sonucunda değişmektedir ; pB7 : IEN 1
pB6 : IEN 0
burada sırası ile p = D7IT3 ve B6 ve B7 IR’ nin 6. ve 7. bitidir.
Kesme periyodunun sonunda da IEN 0’ a temizlenir ; RT2 : IEN 0
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 15/24
15
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Tek flip- flop’ların kontrolü
Eğer JK tipi pir flip-flop kullanılıyor ise kontrol kapı mantığı aşağıdaki gibiolacaktır;
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 16/24
16
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Ortak bus’ ın kontrolü
Daha önce verilen temel bilgisayar registerleri
ve ortak bus bağlantısını gösteren şekilden dehatırlanabileceği gibi, 16-bit ortak bus, S1, S2
ve S3 seçim girişleri ile kontrol edilmektedir.
Her bir bus girişini tanımlayan ondalık sayıların
ikili sayı eşlenikleri ilgili registeri seçmek içinortak bus’ın seçim girişlerine uygulanmalıdır.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 17/24
17
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Ortak bus’ ın kontrolü
Aşağıdaki tabloda her bir registeri seçecek S1S2S3
İçin gerekli ikili sayıları tanımlar;
Tablodan da görüleceği gibi bus girişlerinin seçilebilmesi için
gerekli x1, .., x7 Boolean değişkenleri, bus girişilerini
tanımlayan ondalık sayılar ile ilişkilendirilmişlerdir .
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 18/24
18
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Ortak bus’ ın kontrolü
Örneğin x1 = 1 olduğu zaman S2S1S0 = 001 olacak ve bu durumda bus
için AR (bus girişi ondalık 1 ile tanımlanıyordu) seçilecektir. Yukarıdaki tablo bir ikili kod çözücü için doğruluk tablosu olarak
düşünülebilir.
Aşağıdaki şekilde kodlayıcı ve bus seçim devresinin (çoklayıcı) yerleşimigörülmektedir;
Kodlayıcı
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 19/24
19
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Ortak bus ’ ın kontrolü
Kodlayıcı için gerekli boolean fonksiyonlar aşağıdakilerdir ;
S1 = x4 + x5 + x6 +x7
S2 = x2 + x3 + x6 +x7
S3 = x1 + x3 + x5 +x7
Her bir kodlayıcı girişi gerekli mantık devresini saptamak için, ilgili registeriçeriğini bus’ a yerleştiren kontrol fonksiyonlarını bulmak gerekmektedir.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 20/24
20
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Ortak bus’ ın kontrolü
Örneğin; x1 = 1 { AR } yapan mantık devresinin bulunması için, kontrol
fonksiyonları ve mikro işlemler tablosundaki register transfer ifadeleri listesitaraması gerekmektedir.
Bu işlem sonucunda aşağıdaki ifadeler bulunur;
D4T4 : PC AR
D5T5 : PC AR
Buna göre x1 için gerekli Boolean fonksiyonu aşağıdaki şekilde elde edilir;
x1 = D4T4 + D5T5
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 21/24
21
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Ortak bus’ ın kontrolü
Bus için bellekten veri çıkışı, x7 = 1 ve S1S2S3 = 111 olduğu zaman seçilir.
ve aynı zamanda x7 belleğin oku girişine uygulanmalıdır. Bu yüzden x7 için gerekli Boolean fonksiyonu, oku işlemi { M[AR] } için
gerekli olan ile aynıdır;
x7 = R' T1 + D7' IT3 + (D0 + D1 + D2 + D6)T4
Benzer yollar ile diğer registerler için gerekli mantık kapıları datanımlanabilir.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 22/24
22
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Akümülatör mantığının dizaynı
AC register’ i ile ilişkili devre
yanda verilmektedir.
Toplayıcı ve mantık devresi
üç grup girişe sahiptir. Bir grup 16-bit giriş kümesi AC’
nin çıkışından gelmektedir.
Diğer 16-bit giriş kümesi DR veri registerin’den gelmektedir.
Üçüncü 8-bit giriş kümesi INPR’ giriş registerinden gelmektedir.
Toplayıcı ve mantık devresinin çıkışı AC registeri için veri girişisağlamaktadır.
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 23/24
8/3/2019 ileri elektronik6
http://slidepdf.com/reader/full/ileri-elektronik6 24/24
24
Temel Bilgisayar Organizasyonu ve Dizaynı
Temel Bilgisayarın Dizaynı
Akümülatör mantığının dizaynı
Buradan AC’ nin içeriğini değiştiren aşağıdaki ifadeler bulunur; D0T5 :AC AC DR (AND)
D1T5 :AC AC + DR (ADD)
D2T5 :AC DR (DR)
pB11 :AC (0-7) INPR (INPR)
rB9 :AC AC' (COM)
rB7 :AC shr AC, AC (15) E (SHR)
rB6 :AC shr AC, AC (0) E (SHL) rB11 :AC 0 (CLR)
rB5 :AC AC + 1 (INC)
Bu listeden kontrol mantık kapıları ve toplayıcı ve mantık devresiçıkarılabilir.