Арифметичний співпроцесор К1810ВМ87

Арифметичні співпроцесори призначені для підвищення продуктивності ЦП в 100 і більше разів при виконанні операцій з багаторозрядними цілими і дійсними числами. Співпроцесор працює тільки в парі з певним мікропроцесором. Сполучення мікропроцесора і співпроцесора зазвичай виконують простим об'єднанням їхніх виводів без додаткових мікросхем. Взаємодія двох мікросхем підтримується за допомогою контролера переривань. Розглянемо принцип побудови і функціонування співпроцесора на основі співпроцесора К1810ВМ87.

Мікросхема К1810ВМ87 (далі ВМ87) – це однокристальний 80-розрядний арифметичний співпроцесор (АСП), виконаний за n-МОН схемотехнології. Він розташований на кристалі розміром 5,5х5,5 мм, містить 65000 транзисторів, споживає потужність не більше 3 Вт від джерела живлення плюс 5 В. Схема АСП випускається в 40-виводному корпусі, має однофазну синхронізацію частотою 5 Мгц від зовнішнього генератора.

Структура АСП містить операційний пристрій і пристрій ШІФ.

Операційний пристрій має в своєму складі:

· групу з восьми 80-розрядних регістрів, організованих в стек, які служать для зберігання операндів у розширеному форматі;

· модуль обробки мантиси, який має 68-розрядний суматор, регістр зсуву і регістр результату та виконує задані операції над мантисами операндів і формує ознаки;

· модуль оброблення порядку, який виконує дії над значеннями полів порядку початкових операндів;

· постійний запам'ятовуючий пристрій констант, що зберігає в розширеному форматі сім числових констант, які часто використовуються;

· блок керування, пов'язаний з виходом черги байтів команд і побудований за мікропрограмним принципом (тут дешифрується чергова команда і формуються керуючі сигнали, які визначають режим роботи АСП).

Пристрій шинного інтерфейсу містить групу допоміжних регістрів, буферний регістр, а також регістри черги команд і операндів.

Співпроцесор працює тільки в парі з ЦП ВМ86, встановленим у максимальний режим ( = 0), як показано на малюнку 7.16.

Команди з пам'яті вибирає тільки ЦП. Співпроцесор знаходиться в активному режимі, стежить за роботою ЦП і також записує у свою чергу команди. Арифметичний співпроцесор аналізує код стану черги команд по лініях QS1, QSO. Як тільки на цих лініях з'явиться код першого байта команди ESC = 11011, співпроцесор переходить в активний режим.

Якщо команда ESC указує, що операнд є джерелом і розташований в пам'яті, то АСП перехоплює адресу і записує операнд до свого регістра, а байти даних розміщує за чергою команд. Якщо в команді ESC адресу визначає приймач операнда, то співпроцесор після виконання команди записує результат за перехопленою адресою.

Систему команд АСП ВМ87 містить 69 мнемонік і побудована на основі команди ESC, яка має машинний код 11011, розташований на початку кожної команди співпроцесора. Мнемоніка кожної команди починається з букви F (float- плаваючий), що дозволяє розрізняти в програмі мовою асемблера команди мікропроцесора і співпроцесора.

Систему команд АСП ВМ87 за функціональними ознаками розбивають на чотири групи:

· передачі даних – завантаження, запам'ятовування, обміну;

· арифметичні – порівняння, аналізу, додавання, віднімання, множення і ділення;

· спеціальні – обчислення квадратного кореня, тангенса, котангенса, логарифма і др.;

· керування – ініціалізації співпроцесора, дозволу / заборони переривання, обробки особливих ситуацій.

Арифметичний співпроцесор ВМ87 оперує даними семи форматів: цілими двійковими числами (два байти, чотири і вісім байтів); цілими двійково-десятковими числами (10 байтів); дійсними числами в короткому, довгому і розширеному форматах.

Рис. 7.15. Сполучення мікросхем ВМ86 і ВМ87

Дата добавления: 2015-10-24