2. Пример синтеза мпа с жёсткой логикой, управляющего операцией сложения двоичных чисел в форме с плавающей запятой

Внимание! Данный пример приведен с целью показа функционирования максимально широкого числа элементов схемотехники и не является оптимальным для реализации заданной операции. Основным требованием к курсовому проекту, выполняемого студентами, остается минимизация аппаратурных затрат (как УА так и ОА) при приемлемом быстродействии!

Используемые коды. Операнды разрядностью 4 байта поступают по входной шине (ШИВх) в прямом коде (ПК), результат, также в ПК, выводится по выходной шине (ШИВых). При сложении использовать дополнительный код (ДК).

2.1. Выбор и описание функциональной схемы оа

Операционный автомат должен содержать (рис.19):

- регистры RG1 и RG2 для приема операндов с ШИВх;

- регистр RG3 и триггер Т1 для записи и хранения результата (Т1 - знак результата);

- комбинационный сумматор SМ;

- два мультиплексора MS1 и MS2 для передачи информации на плечи А и В сумматора;

- набор схем "сложение по модулю 2" для реализации инверсии;

- схема "сложение по модулю 2" для знаковых разрядов операндов;

- триггер Т2 для фиксации ПРC;

- усилитель-формирователь для выдачи результата на ШИВых.

На плечо А сумматора информация поступает через мультиплексор МS1 либо с прямых, либо с инверсных выходов триггеров RG1, причем, содержимое знакового разряда подается непосредственно на сумматор под

управлением сигнала у9. Такое решение принято в связи с тем, что, если поступают операнды одинакового знака, необходимо сложить их модули (без знаков). Если же содержимое регистра надо передать в сумматор с инверсией, то знаковые разряды не должны инвертироваться.

Следует обратить внимание на то, что мультиплексор на два входа МS1 управляется двумя сигналами - у4 и у5, один из них (у4) подключает на выход МS1 плечо В, а другой (у5) разрешает передачу информации с выхода МS1 на плечо А сумматора. Таким образом, если сигнал y5 не подан на MS1, то на плечо А сумматора поступают нули. Это условие (SМА = 0) необходимо обеспечить для правильного выполнения алгоритма (см. Вершины 9 и 15 содержательной ГСА).

На плечо В сумматора информация поступает через мультиплексор МS2: либо c RG2, либо с RG3, причем с плеча В мультиплексора информация поступает на его выход под управлением сигнала y6. Для реализации инверсии используется совокупность схем "сложения по модулю 2": подача сигнала y7 позволяет передать на плечо В сумматора инверсное содержимое RG2 или RG3. Знаковый разряд RG2 передается непосредственно в сумматор под управлением сигнала y10. Если управляющие сигналы у6 и у7 не поданы, на плечо В сумматора поступает содержимое RG2.

Для выполнения операции сложения из управляющего автомата (УА) в операционный автомат (ОА) необходимо подать управляющие сигналы, реализующие следующие микрооперации (МО).

у1 - запись в RG1 и сброс триггера ПРС;

y2 - запись в RG2;

y3 - запись результата в RGЗ и триггер Т1;

y4, y5 - управление мультиплексором МS1;

у6 - управление мультиплексором MS2;

y7 - управление совокупностью схем "сложения по модулю 2";

у8 - SМр=1 - подача "1" на вход переноса сумматора;

y9 - SMА [31] =RG1[31];

y10 - SMВ[31] =RG2[31];

y11 - Т1:= 1 - установка знака результата;

y12 - управление выдачей информации на ШИВых;

y13 - Т2:=1 - установка триггера ПРС.

Из операционного автомата (ОА) в управляющий автомат (УА) необходимо передать осведомительные сигналы о состоянии устройств ОА, определяемые списком следующих логических условий.

Х - проверка наличия операндов на ШИВх,

Р₁ = RG1 [31] - знак операнда в RG1;

Р₂ = RG2 [31] - знак операнда в RG2;

Р₃ = RG1 [31]  RG2 [31] - условие на выходе сумматора "по мод. 2";

Р₄ = T1- знак результата;

Z - проверка возможности выдачи на ШИВых.

Таким образом, управляющий МПА должен вырабатывать 13 управляющих сигналов и посылать их в ОА в нужные такты машинного времени в соответствии с алгоритмом выполнения операции сложения, ориентируясь на 5 осведомительных сигналов, поступающих из ОА, функциональная схема которой представлена на рис.19.