Serwis Edukacyjny
w I-LO w Tarnowie
obrazek

Materiały dla uczniów liceum

  Wyjście       Spis treści       Wstecz       Dalej  

Autor artykułu: prof. Raúl Rojas

©2021 mgr Jerzy Wałaszek
I LO w Tarnowie

Pełna architektura komputera Z3

SPIS TREŚCI

Architektura Z3

Dotarliśmy teraz do miejsca, w którym możemy zrozumieć szczegółowy schemat komputera Z3 pokazany na rysunku 12. Widzimy tam niektóre komponenty omówione w poprzednich rozdziałach.

Opisano wcześniej moduł sterujący oraz panele wejścia/wyjścia. Zwróćmy uwagę, iż cztery cyfry dziesiętne z klawiatury wejściowej są przenoszone do rejestru Ba przy użyciu buforów przekaźnikowych Za, Zb, Zc i Zd, które włączają się kolejno jeden za drugim.

Bufory przekaźnikowe Eg oraz Ei są używane do przekazania kilku użytecznych stałych bezpośrednio do rejestrów wykładnikowych (+13 i -4). Rejestr przesuwny Ee pomiędzy rejestrami Af i Aa jest używany przez algorytm wyznaczania pierwiastka kwadratowego. Wykładnik wyniku (Aa) przyjmuje wartość połowy wykładnika (Af) pierwotnej liczby.

obrazek
Rys.12.: Kompletna architektura Z3

Ah1 jest przekaźnikiem działającym jak przerzutnik. Gdy ustawiony jest na 0, para rejestrów <Af,Bf> staje się dostępna dla operacji ładowania. Gdy ustawiony jest na 1, dostępna jest para rejestrów <Ab,Bb>. Przekaźnik ten zeruje się linię sterującą ai. Linii sterujące al, aj, bl i bj używa się w razie potrzeby do czyszczenia rejestrów Af, Ab, Bf i Bb.

Prostokąt opisany "zero, nieskończ." poniżej Ac przedstawia obwody obsługujące wyjątki. Przejmują one całkowicie szynę danych (wyniki operacji oraz dane z pamięci) i w razie potrzeby ustawiają odpowiednie znaczniki wyjątków. Rejestr przesuwny poniżej Be używany jest do przemieszczania mantysy o jeden bit w prawo. Umożliwia to dokonanie normalizacji niezbędnej dla mantysy gdy Be>=2.

Przekaźniki Fp oraz Fq sterują liczbą i kierunkiem jednobitowych przesunięć w rejestrze przesuwnym poniżej buforów przekaźnikowych Fc i Fa. Przekaźniki Fh, Fi, Fk, Fl i Fm  posiadają taką samą funkcję w odniesieniu do drugiego rejestru przesuwnego. Przy pomocy tych pięciu bitów można przedstawić liczby od -16 do 15 i jest to również zakres przesunięć dla drugiego rejestru przesuwnego. Gdy jest wykonywane takie przesunięcie, liczba przedstawiana przez przekaźniki Fh do Fm jest przekazywany przez bufor przekaźnikowy Bn do rejestru Ab w celu modyfikacji wykładnika wyniku. Jeśli liczba jest przesuwana o 10 pozycji na lewo, to od wykładnika wyniku odejmuje się 10. Takie drastyczne przesunięcia są potrzebne głównie po wykonaniu odejmowań.

Spójrzmy raz jeszcze na schemat komputera Z3. Teraz wszystko ma sens i wygląda jak zwykły, mały procesor zmiennoprzecinkowy. Zadziwiające jak Konrad Zuse od samego początku znalazł właściwą architekturę. Procesor Z3 wykorzystuje 600 przekaźników, pamięć potrzebuje ich trzy razy tyle. Konieczność optymalizacji projektu i upraszczania konstrukcji zmusiła Konrada Zuse do dokonywania ciągłych przemyśleń struktury logicznej całej maszyny. Nie miał on luksusu prawie nieograniczonych funduszy przeznaczonych przez armię USA na opracowanie komputera ENIAC lub przeznaczonych przez IBM na budowę maszyny Mark 1. Był sam i chociaż mogło to działać na jego korzyść ze względów koncepcyjnych, to jednak wyszło mu również na niekorzyść, gdy rozważymy brak wpływu maszyn Z1 i Z3 na rodzący się amerykański przemysł komputerowy po wojnie [Stern81].

Na początek:  podrozdziału   strony 

Architektura Pierwszych Maszyn Liczących Konrada Zuse  została umieszczona w serwisie edukacyjnym nauczycieli I-LO w Tarnowie za pisemną zgodą autora:
prof. dr Raula Rojasa
Z języka angielskiego tłumaczenie wykonał:
mgr Jerzy Wałaszek

Zespół Przedmiotowy
Chemii-Fizyki-Informatyki

w I Liceum Ogólnokształcącym
im. Kazimierza Brodzińskiego
w Tarnowie
ul. Piłsudskiego 4
©2021 mgr Jerzy Wałaszek

Materiały tylko do użytku dydaktycznego. Ich kopiowanie i powielanie jest dozwolone
pod warunkiem podania źródła oraz niepobierania za to pieniędzy.

Pytania proszę przesyłać na adres email: i-lo@eduinf.waw.pl

Serwis wykorzystuje pliki cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać, zablokuj je w swojej przeglądarce.
Informacje dodatkowe.