3. Описание лабораторной установки

Используемый в работе лабораторный макет изготовлен на микросхемах серии 155. Структурная схема макета приведена на рис. Л1.2 и включает в себя следующие узлы:

• девятиразрядный двоичный комбинационный сумматор (один знаковый и восемь цифровых разрядов), предназначенный для суммирования двух двоичных кодов, подаваемых на его входы;

• три девятиразрядных регистра Р1, Р2, Р3, предназначенные для хранения кодов слагаемых, сомножителей и результатов операции, и один четырехразрядный регистр Р4, используемый для подсчета числа повторений циклов при выполнении операции умножения;

• регистр временного хранения РВХ, используемый для приема сигналов с выходных шин сумматора и хранения их до передачи на один из вышеназванных регистров;

• сдвигатель, позволяющий осуществить занесение сигналов с выходных шин сумматора на РВХ со сдвигом на один разряд вправо или без сдвига;

• коммутаторы входов А и Б сумматора, позволяющие подавать на вход Б сумматора содержимое Р1, Р2 или Р3 прямым или обратным кодом, а на вход А – содержимое Р1 или Р4;

• блок индикации на светодиодах, позволяющий индицировать состояние триггеров регистра Р3 и ряда вспомогательных триггеров.

Кроме того, в состав макета входят также некоторые вспомогательные триггеры и схемы, в том числе:

• схема анализа содержимого РВХ на нуль, чей выход связан с триггером нулевого результата ТН; состояние ТН индицируется на панели индикации, причем единичное состояние ТН (зажженный светодиод) соответствует установке на РВХ нулевого кода;

• схема суммирования по mod2 переносов из старшего цифрового и знакового разрядов, выход которой связан с триггером переполнения ТПП; схема используется для выявления случаев переполнения, для чего состояние триггера ТПП индицируется на панели индикации;

• триггер сдвинутой цифры ТСЦ, предназначенный для запоминания значения выходного сигнала с шин младшего разряда сумматора при подаче его содержимого в РВХ со сдвигом вправо;

• три триггера переносов ТПер0, ТПер1 и ТПер5, предназначенные для фиксации сигналов переноса из знакового, первого и пятого цифровых разрядов, что необходимо для выполнения операций десятичной арифметики.

Исходная информация в регистры Р1 и Р4 заносится с помощью тумблерного набора. Кроме того, информация в эти регистры может передаваться из регистра РВХ.

Управление операциями передачи информации между регистрами преобразования кодов, сдвига и другими осуществляется при помощи выведенных на лицевую панель макета тумблеров и кнопок с соответствующими обозначениями. Информация в триггеры ТПП, ТН, ТСЦ, ТПер0, ТПер1, ТПер5 заносится автоматически при передаче в РВХ сигналов выхода сумматора через сдвигатель.

В макете предусматривается возможность следующего набора микроопераций:

y₁ – Р1[0:8]:= набор кода (занесение кода с тумблерного набора на Р1);

y₂ – Р2[0:8]:= набор кода;

y₃ – Р3[0:8]:= набор кода;

y₄ – Р4[1:4]:= набор кода;

y₅ – Уст."0" (начальная установка: Р1 := Р2 := Р3 := Р4 := РВХ := ТСЦ := ТПП := ТПер0 := ТПер1 := ТПер5 := 0);

y₆ – Р1 := (РВХ) – передача содержимого из РВХ в Р1;

y₇ – Р2 := (РВХ) – передача содержимого из РВХ в Р2;

y₈ – Р3 := (РВХ) – передача содержимого из РВХ в Р3;

y₉ – Р4[1...4] := (РВХ[5...8]);

y₁₀ – КомА := (Р1) – подача содержимого регистра Р1 на вход коммутатора входа А сумматора;

y₁₁ – КомА := (Р4);

y₁₂ – КомБ := (Р1);

y₁₃ – КомБ := (Р2);

y₁₄ – КомБ := (Р3);

y ₁₅ – "Передача знака КомБ" – Вход Б[0] := (КомБ[0]) – передача в знаковый разряд входа Б сумматора знака кода, поданного на вход коммутатора Б;

y₁₆ – "Передача знака КомБ" – Вход Б[0] := (КомБ[0]);

y₁₇ – "Передача цифр КомБ" – Вход Б[1...8] := (КомБ[1...8]) – передача на входные шины цифровых разрядов входа Б сумматора цифровых разрядов кода, поданного на коммутатор Б;

y ₁₈ – "Передача цифр КомБ" – Вход Б[1...8] := (КомБ[1...8]);

y₁₉ – "Передача цифр КомБ" – Вход Б[1...8] := (КомБ[1...8])+66 – передача на цифровые разряды входа Б сумматора, увеличенного на 66 значений числа, поданного на коммутатор Б;

y₂₀ – "Передача знака КомА" – Вход А[0] := (КомА[0]);

y₂₁ – "Передача цифр Ком.А" – Вход А[1...8] := (Ком.А[1...8]);

y₂₂ – "+1 к См" – добавление единицы в младший разряд сумматора;

y₂₃ – "Разрешение циклического переноса" – замыкание цепи связи сигнала переноса из знакового разряда сумматора со входом переноса младшего разряда сумматора;

y₂₄ – "Прямо" – РВХ[0...8] := (См[0...8]) – занесение кода с выходных шин сумматора в РВХ;

y₂₅ – "Прямо + РВХ[0] := ТСЦ" – РВХ[1...8] := См[1...8], РВХ[0] := (ТСЦ);

y₂₆ – "Сдвиг R1" – РВХ[1...8] := (См[0...7]), ТСЦ := (См[8]) – занесение кода с выходных шин сумматора в РВХ со сдвигом на один разряд вправо, а младшего разряда кода – в ТСЦ;

y₂₇ – "Сдвиг Р1 + РВХ[0] := ТСЦ" – РВХ[1...8] := (См[0...7]), РВХ[0] := (ТСЦ), ТСЦ := (См[8]).

Питание макета осуществляется от сети напряжением 220 В. Включение питания производится тумблером "Вкл.", расположенным на лицевой панели макета. О подаче напряжения сигнализирует зажигание зеленого светодиода на панели индикации.

Функционирование макета воспроизводит моделирующая программа, ALU_V16.EXE, позволяющая имитировать выполнение всех микроопераций макета и дополнительно микрооперации левого сдвига, что позволяет реализовать микропрограмму операции деления.

Для реализации условных переходов в программе предусматривается возможность проверки логических условий, к основным из которых относятся:

x1 – состояние ТПП;

x2 – состояние ТПер0;

x3 – состояние ТПер1;

x4 – состояние ТПер5;

x5 – состояние ТСЦ;

x6 – состояние ТН;

x7 – состояние ТЗН;

...

x19 – значение РВХ[0].

Микропрограмма вводится в моделирующую программу в следующем формате:

- оператор выполнения микроопераций (микрокоманда)

NОп

Y

NМО1

NМО2

. . .

NМО10

- оператор условного перехода

NОп

X

NУсл

NОп1

NОп2

- оператор безусловного перехода

NОп

Z

NОп1

где Nоп – номер оператора;

X, Y, Z – указатели типа оператора;

NМОi – номер микрооперации;

NУсл – номер условия, определяющего ветвь перехода в операторе условного перехода;

NОп1 – номер оператора, которому передается управление, в операторе безусловного перехода и в операторе условного перехода при ложном значении условия;

NОп2 – номер оператора, которому передается управление, в операторе условного перехода при истинном значении условия.

Составленная микропрограмма может быть сохранена в файле и впоследствии загружена для исполнения.