Анализируя рассматриваемую команду сложения двух операндов, можно отметиь, что для ее выполнения требуются два машинных цикла: первый включает в себя такт 1 , второй такты 2 и 3.

Микропроцессора по принципиальной схеме.

Анализ работы обрабатывающей части

Элементы схемы ОЧМ. ОЧМ содержит арифметически-логическое устройство (АЛУ), реализованное на микросхеме Д13, три регистра общего назначения на микросхемах Д4…Д6 (каждый регистр на четыре разряда на Д-триггерах), два буферных регистра на микросхемах Д7 и Д8 (каждый регистр на четыре разряда параллельного типа на Д-триггерах), регистр результата (аккумулятор), выполненный на микросхеме Д9 (параллельный регистр на четыре разряда на Д-триггерах), триггер переноса «G» на микросхеме Д14, четыре селектора мультиплексора Д10, Д11 (комбинационные схемы на четыре разряда выполняющие роль переключателя для четырех сигналов) схемы И-НЕ на микросхемах Д2, Д3, Д13, дешифратор на микросхеме Д1, три комплекта светодиодов на четыре разряда каждый, отражающие состояние 2-х буферных регистров и регистра результата.

Селекторы-мульиплексоры, 0число которых равно 4 (по два на каждую из микросхем Д10, Д11), предназначены для выбора одного из четырех входных сигналов, приходящих на его вход: три сигнала от регистров общего назначения, а один от - внешнего входа. Число селекторов равно 4, так как в исследуемой ОЧМ операнды (данные) 4-разрядные. Выходы селекторов подключены ко входам буферных регистров (БР1 и БР2).

В лабораторной работе регистры общего назначения (РОН) могут хранить как внешние данные, посылаемые в них через АЛУ, так и результаты операций АЛУ. Минуя АЛУ, внешние данные в РОН загрузить в данной ОЧМ нельзя.

Операнды (данные) поступающие с внешнего входа, задаются с помощью четырех фиксирующих кнопок (тумблеров) ,позволяющих подать на вход ОЧМ 4-разрядное двоичное число.

Режим работы АЛУ (вид операции) задается с помощью 6-ти фиксирующих кнопок (тумблеров): S₀, S₁, S₂, S₃, M и C1.

Два тумблера , обозначенные как “2⁰” и “2¹”, задают номер РОН.

Если включен тумблер “2⁰”, то выбирается РОН1 (Д4);если вкюлчен тумблер «2¹», то –регистр РОН2.

Если нажаты обе кнопки 2⁰ и 2¹, то выбор остановлен на 3-ем регистре РОН.

Если кнопки 2⁰ и 2¹ не нажаты, то входы и выходы всех РОН отключены от ОЧМ.

Фиксирующая кнопка (БР) предназначена для выбора буферного регистра. Если БР находится в верхнем положении (т. е. не нажата), то будем считать выбранным 2-ой буферный регистр БР2 (Д8); если БР нажата , то выбирается БР1 (Д7).

Т1 и Т2 являются нефиксирующими кнопками, которые после снятия усилия возвращаются в исходное положение. Они предназначены для имитации формирования тактов машинного цикла, т.е. являются моделями управляющих тактовых сигналов.

Т1 служит для подачи сигнала, который управляет загрузкой буферных регистров, а именно поступлением данных в АЛУ.

Т2 служит для подачи управляющего сигнала на РОН, служит сигналом загрузки РОН и регистра результата.

Микросхемы Д2 и Д3 являются буферными устройствами между соответствующими линиями внешнего входа и входами мультиплексоров. Входные элементы И-НЕ замкнуты и следовательно элементы микросхем Д2 и Д3 при этом выполняют роль инверторов. Элементы микросхемы Д12 также являются формирователями сигнала управления, задаваемого нажатием кнопки Т1.

Работа ОЧМ. В ОЧМ могут быть реализованы следующие операции с данными:

запись внешних данных в один из буферных регистров;

пересылка данных из РОН в выбранный буферный регистр;

выполнение арифметических или логических операций с заданными операндами;

пересылка операнда из одного РОН в другой;

запись внешних данных в любой РОН;

Процесс записи внешних данных в один из буферных регистров выполняется в следующей последовательности:

1. Выбирается номер буферного регистра БР (если кнопка «БР» нажата то БР1, если «БР» не нажата, то БР2).

2. НА шине данных (клеммы разъема 1.18-1.21) выставляются данные в двоичном коде. В ОЧМ оперируют с 4-разрядными числами (данными, операндами). Для задания такого числа с внешнего входа предусмотрены в макете четыре кнопки («3», «2», «1», «0»). Каждая кнопка имеет свой десятичный эквивалент. Кнопке «0» соответствует 1;кнопке «1»-2; кнопке «2»-4; кнопке «3»-8.

Таким образом, когда все кнопки нажаты, то двоичному коду числа на внешнем входе 1111₂ соответствует максимальное число 15₁₀. Если задано число 1110, то его двоичный код можно получить как 11₁₀=8+2+1=2^3+2^1+2^0.

Следовательно, на внешнем входе необходимо нажать кнопки: «3», «1», «0».

3. Нажимается кнопка Т1 и при этом внешние данные с шины данных поступают на вход выбранного БР и запоминаются в нем; об этом говорит свечение соответствующих светодиодов на выходе БР. Внешние данные непосредственно в РОН в этом варианте ОЧМ записать нельзя.

Процесс пересылки данных из РОН в буферный регистр выполняется в следующей последовательности:

1. С помощью кнопки (тумблера) «БР» выбирается нужный буферный регистр.

2. С помощью кнопок (тумблеров) «2⁰» и «2¹» задается номер РОН; при этом на управляющих входах (А1, А2) селекторов появляются соответствующие номеру РОН сигналы, и селектор пропускает сигналы, соответствующие четырем разрядам выбранного РОН, ко входу БР.

3. Нажимается кнопка Т1, в результате чего происходит запись входных сигналов в выбранный БР.

Для того, чтобы выполнить арифметическую или логическую операцию над операндами А и В, необходимо перед операцией записать операнд А в БР1, а операнд В - в БР2.

Процесс выполнения арифметических или логических операций с заданными величинами выполняется в следующей последовательности:

1. так как АЛУ является комбинационной схемой, то на его выходе результат операции появляется сразу же после загрузки буферных регистров, однако проверить результат операции можно лишь с помощью регистра результата, выходы которого инициализируются светодиодами;

2. для того , чтобы узнать результат операции АЛУ, нажимается кнопка Т2; при этом на синхровводах микросхем Д9 и Д14 появляется логическая «1», и данные, поступившие на вход Д-триггеров регистра результата (РР),запоминаются в нем, о чем свидетельствуют светодиоды на выходе РР;

3. если при этом были включены тумблеры «2⁰» или «2¹» или оба вместе, то результаты операции АЛУ будут записаны в одном из РОН;

4. вид операции АЛУ задается с помощью 6-ти кнопок (тумблеров) S0…S3, М и С1 в соответствии с таблицей операций АЛУ.