5.Устройства эвм
4.1 Арифметико-логическое устройство эвм
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) служит для выполнения логических и арифметических операций.
Структурную схему АЛУ представлена схемой, приведенной на рис. 4..1.
АЛУ можно разделить на два блока:
управляющий блок (Упр. АЛУ);
операционный блок.
Операционный блок состоит из следующих типовых узлов:
регистры (R), служащие для хранения операндов и результатов;
сумматор (SM), служащий для выполнения операции суммирования многоразрядных кодов;
операционные узлы (ОУ), служащие для выполнения логических операций;
мультиплексор (MS);
счетчик (Сч), обеспечивающий подсчет тактов выполнения длинных операций, таких, как умножение, деление;
регистр флажков (RF), служащий для фиксации особой информации, характеризующей полученный результат.
Д
ля
передачи информации между отдельными
узлами используются шины Ш 1 – Ш 3. Шина
Ш 1 обеспечивает также связь с запоминающими
устройствами (ЗУ) ЭВМ.
Y
Рис. 4.1
Управляющий блок осуществляет выработку множества управляющих сигналов Y, обеспечивающих выполнение элементарных операций («микрооперация») типовыми узлами операционного блока.
При работе управляющая часть АЛУ использует код заданной операции (например, «сложение», «умножение», «вычитание» и т.п.), а также информацию о состоянии операционного блока, представленную в виде множества Х признаков, формируемых типовыми узлами.
К числу признаков, вырабатываемых регистром и посылаемых в управляющую часть, относится:
«ноль регистра» (R{0...n}=0) характеризует состояние, при котором во всех разрядах регистра имеет место нулевое значение;
«ноль знака» (R{зн} =0) - в знаковом разряде регистра находится значение 0;
«единица старшего разряда» (R{1} =1) - в старшем разряде регистра находится значение единица;
«единица младшего разряда» (R{n} =1) - в младшем разряде регистра находится значение единица.
К числу микроопераций, которые может выполнять регистр при поступлении соответствующего управляющего сигнала yi, относятся:
прием кода;
выдача прямого кода;
выдача инверсного кода;
установка единицы в некотором разряде регистра;
обнуление знакового разряда;
сдвиг кода влево;
сдвиг кода вправо;
обнуление регистра (во все разряды регистра устанавливается нулевое значение);
К числу признаков, вырабатываемых счетчиком и посылаемых в управляющую часть, относится:
«ноль счетчика» («0»Сч) - характеризует состояние, при котором во всех разрядах регистра имеет место нулевое значение;
«переполнение счетчика» - при поступлении очередного счетного сигнала счетчик переходит от максимального значения к значению «0»Сч.
Счетчик может выполнять следующие операции, инициируемые по управляющим сигналам, поступающим из управляющего блока:
установка нуля в счетчике;
установка в счетчике некоторого начального значения;
установка режима счета (обратный или прямой счет);
изменение находящегося а счетчике текущего значения на единицу.
К числу признаков, вырабатываемых сумматором и посылаемых в управляющую часть, относится:
признак нулевого результата;
признак единичных значений во всех разрядах результата;
признак единицы в первом знаковом разряде результата;
признак единицы во втором знаковом разряде результата;
признак переноса из старшего разряда сумматора;
признак наличия в тетраде значения, большего «9»;
признак межтетрадного переноса.
Каждому из перечисленных состояний может соответствовать отдельный разряд (флажок) в регистре флажков.
Сумматор может выполнять следующие микрооперации, инициируемые по управляющим сигналам, поступающим из управляющего блока:
прием кода двух операндов на свои входы;
формирование поразрядной суммы операндов, поступающих на его входы;
генерирование поразрядного переноса;
распространение переносов через разряды поразрядной суммы, пропускающие перенос;
прибавление единицы в младший разряд;
прибавление корректирующих кодов в тетрады при сложении двоично- десятичных кодов.
Выполнение любой арифметической операции в АЛУ реализуется за счет выполнения определенной последовательности микроопераций в узлах операционной части АЛУ. Такие последовательности образуют алгоритм выполнения операций на уровне микроопераций. Удобной формой представления алгоритма выполнения операций является граф-схема алгоритма(ГСА).