Разработка алу
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – блок в микро-ЭВМ, отвечающий за выполнение элементарных логических и арифметических операций. Функциональная схема АЛУ приведена на рисунке 2.16.
Рисунок 2.16 – Функциональная схема АЛУ
Согласно функциональной схеме АЛУ можно разделить на следующие блоки:
регистры общего назначения (РОН);
мультиплексор выборки операндов (ALU_SEL);
операционный блок.
В операционной части АЛУ данного курсового проекта выполняет две простейшие операции: ADC (сложение с переносом) и OR (логическое или).
Мультиплексор выборки операндов выбирает откуда будут поступать данные на операционный блок: из ОЗУ и РОНа или из КПДП и РОНа.
Регистры общего назначения используются для временного хранения, как промежуточных данных, так и результата операции
Операционная часть
В операционной части АЛУ происходит логическая или арифметическая операция в зависимости от входных логических сигналов. Для этого разработано два блока: блок для арифметической функции и блок для логической функции. Блок для арифметической функции представляет собой десятиразрядный сумматор с переносом. Его схема приведена в приложении Е стр.57, а графическое обозначение приведено на рисунке 2.17. Блок для логической функции представляет собой десятиразрядный ИЛИ. Его схема приведена в приложении Е стр.58, а графическое обозначение приведено на рисунке 2.18. На рисунке 2.19 приведена схема операционной части АЛУ, а на рисунке 2.20 приведено условно-графическое обозначение АЛУ.
Рисунок 2.17 – Графическое обозначение блока арифметической функции.
Рисунок 2.18 – Графическое обозначение блока логической функции.
Рисунок 2.19 – Схема операционной части АЛУ.
Рисунок 2.20 – Условно-графическое обозначение АЛУ.
В зависимости от поступающих сигналов L0 и L1 происходит выбор, какая функция будет выполнятся логическая или арифметическая. Если L0 = 1 и L1 = 0, то выполняется арифметическая функция, а если L0 = 0 и L1 = 1, то выполняется логическая функция. Если на L0 и L1 подать одинаковое значение, то на выходе будет нуль. Диаграмма работы АЛУ приведена на рисунке 2.21.
Рисунок 2.21 – Диаграмма работы АЛУ.
Блок роНов
Регистры общего назначения используются для временного хранения, как промежуточных данных, так и результата операции. По заданию курсового проекта, размерность шины данных составляет 10 бит, а количество регистров общего назначения составляет 8. В схеме РОН используются такие блоки как: регистр на 10 бит, регистр на 2 бита, дешифратор с 3-ех на 8. Так же в РОНе используется индексная адресация.
Схема регистра на 10 бит приведена в приложении Д стр.49, а графическое обозначение приведено на рисунке 2.7. Схема регистра на 2 бита приведена на рисунке 2.22, а графическое обозначение приведено на рисунке 2.23. Схема дешифратора с 3-ех на 8 приведена в приложении Е стр.59, а графическое обозначение приведено на рисунке 2.24. Схема РОНа приведена в приложении Е стр.60, а графическое обозначение приведено на рисунке 2.25.
Рисунок 2.22 – Схема регистра на 2 бита.
Рисунок 2.23 – Графическое обозначение регистра на 2 бита.
Рисунок 2.24 – Графическое обозначение дешифратора с 3-ех на 8.
Рисунок 2.25 – Графическое обозначение РОН
Работа устройства осуществляется следующим образом: если WE = 1 и OE = 0 производится запись информации, поступившей на вход data устройства, по адресу поступившему на вход ADR. Чтение данных из РОН осуществляется при OE = 1, WE =0, подаче данных на вход ADR. При подаче на OE и WE одинаковых значений на выходе будет нуль. Временная диаграмма работы блока представлена на рисунке 2.26.
Рисунок 2.26 –Временная диаграмма работы блока РОН