Сдвиг микроопераций. Аппаратная реализация

1.

Подготовили:
Жансерик
Бекдаулет
Ляззат
Марина
СДВИГ МИКРООПЕРАЦИЙ
Аппаратная реализация

2.

План
1
5
Аппаратная реализация
сдвига
2 Что такое микрооперации?
6
Пример аппаратной реализации
3 Зачем нужен сдвиг?
7
Преимущества сдвига
микроопераций
Как работает сдвиг
микроопераций?
8
Заключение
4
Введение
2

3.

1. Введение
Наша тема является ключевой для понимания
работы современных процессоров и их
возможностей. Микрооперации - это основные
строительные блоки процессора, а сдвиг - одна
из важнейших операций, которая находит
широкое применение в различных
вычислительных задачах.
3

4.

2. Что такое микрооперации?
Микрооперации представляют собой
базовые операции, которые
выполняются процессором внутри его
исполнительной единицы
Примеры микроопераций включают в
себя:
Чтение данных из памяти или
регистров
• Запись данных в память или
регистры
• Арифметические операции, такие как
сложение, вычитание, умножение,
деление
• Логические операции, такие как
логическое И, логическое ИЛИ
4

5.

3. Зачем нужен сдвиг?
Операция сдвига - это важная операция, которая находит широкое
применение в вычислительных работах процессора. Его основное
предназначение заключается в изменении положения битовых значений
внутри регистров данных.
Почему же сдвиг так
необходим?
Перемещение данных
Манипуляция
битами
Умножение и деление на
степени двойки
Оптимизация кода
5

6.

3. Зачем нужен сдвиг?
В процессорах применение сдвига особенно широко
Сдвиг влево: Это умножение на два. В процессорах это
может использоваться для умножения чисел на степени
двойки, умножения на константу, умножения на 2.
Также он применяется для быстрого увеличения
значения числа на один разряд
Сдвиг вправо: Это деление на два. В процессорах это может
использоваться для деления чисел на степени двойки,
получения целой части деления нацело.
Также применяется для быстрого уменьшения значения
числа на один разряд
6

7.

3. Зачем нужен сдвиг?
7

8.

4. Как работает сдвиг микроопераций?
Сдвиг микроопераций представляет собой операцию, которая перемещает
биты данных внутри регистра или другой структуры данных в процессоре.
Давайте рассмотрим процесс сдвига битов в рамках микроопераций более
подробно:
1. Сдвиг влево (left shift):
2. Сдвиг вправо (right shift):
8

9.

4. Как работает сдвиг микроопераций?
Примеры использования сдвига для перемещения данных в регистрах:
Циклический сдвиг
Реализация умножения и деления
9

10.

5. Аппаратная реализация сдвига
Аппаратная реализация сдвига микроопераций в процессоре
обычно включает несколько ключевых компонентов, которые
совместно обеспечивают выполнение операции сдвига.
Рассмотрим основные из них:
Регистры: Регистры играют важную роль в хранении
данных и управлении операциями
Коммутаторы (мультиплексоры): Коммутаторы используются для
выбора и передачи данных из регистров в логические блоки, где
выполняются операции сдвига
Блок управления: Этот блок обеспечивает
координацию и управление всей операцией сдвига
Сумматоры (или сдвиговые регистры): Сумматоры
используются для выполнения фактического сдвига
битов
Контроллер: Контроллер координирует работу всех компонентов, управляет
последовательностью операций сдвига
10

11.

6. Пример аппаратной реализации сдвига
Давайте представим примерную аппаратную схему реализации сдвига
микроопераций с помощью диаграммы
11

12.

6. Пример аппаратной реализации сдвига
Объяснение:
1. Регистр данных A: Это регистр, в котором хранятся данные, подлежащие сдвигу.
Данные могут быть поданы на вход регистра из других источников или получены из
других частей процессора
2. Коммутатор управления: Этот блок отвечает за управление процессом сдвига.
Он принимает сигналы управления, такие как направление сдвига и количество
позиций сдвига, и дает команды другим компонентам для выполнения сдвига
3. Коммутатор данных: Этот блок отвечает за передачу данных из регистра A в
сумматор/широковещательный регистр для выполнения операции сдвига
4. Сумматор / Шинный регистр: Это устройство, которое фактически выполняет
операцию сдвига. В зависимости от направления и количества позиций сдвига,
сумматор может суммировать или сдвигать биты данных влево или вправо.
Результат сдвига сохраняется в сумматоре или передается обратно в регистр
данных A, в зависимости от конкретных потребностей системы.
12

13.

7. Преимущества сдвига микроопераций
Использование сдвига микроопераций в аппаратуре приносит
несколько значительных преимуществ:
Улучшение производительности:
Например, с помощью сдвига можно быстро умножить или разделить число на
степень двойки, что может быть полезно во множестве вычислительных задач
и можно обеспечить быструю манипуляцию с данными
Экономия ресурсов:
Позволяет реализовать операции без необходимости использования
специальных арифметических устройств или блоков, что позволяет экономить
ресурсы на кристалле и сокращать затраты на разработку и производство
процессоров
Увеличение функциональности:
Сдвиг позволяет реализовать операции без необходимости использования
отдельных функциональных блоков или устройств. Это увеличивает гибкость
и функциональность процессора, позволяя выполнять разнообразные
операции с данными на аппаратном уровне.
13

14.

8. Заключение
Таким образом, сдвиг микроопераций играет
важную роль в повышении
производительности, экономии ресурсов и
увеличении функциональности аппаратуры,
что делает его важным элементом в
современных процессорах и других
вычислительных устройствах
14

15.

Список литературы
Микропроцессорные системы: цифровые устройства и микропроцессы
https://studme.org/359999/tehnika/registry_sdviga
Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
http://gsmtut.narod.ru/tp/1.4.html
https://studwood.net/2586962/informatika/yazyk_mikrooperatsiy
http://www.labfor.ru/guidance/digital-leso2/5
https://studizba.com/files/show/djvu/2225-6kalabekov-b-a-mikroprocessory-i-ih.html
15