3 Разработка арифметико-логического устройства

14

В соответствии с заданием, арифметико-логическое устройство проектировалось как автомат с закрепленными микрооперациями, реализующий следующий набор команд ADDC – команда сложения аккумулятора с регистром общего назначения и переносом ; MUL – команда умножения аккумулятора на регистр B; RL – команда циклического сдвига аккумулятора влево. Все операции в АЛУ выполняются над операндами, представленными в прямом коде.

3.1 Структурные схемы ОА операций

Операция ADDC – сложение аккумулятора с байтом из РПД и переносом. Структурная схема ОА для выполнения операции ADDC представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Структурная схема ОА выполнения операции ADDC

Состав ОА выполнения операции ADDC:

1. НСМ – сумматор накапливающего типа(хранит первый операнд);

2. PОп2 – регистр(хранит второй операнд);

3. PSW[C] – флаг переноса;

4. ТП – триггер переполнения при выполнении операции.

Набор микроопераций:

y1: НСМ:=Оп1;

y2: PОп2:=Оп2;

y3: НСМ:=НСМ+PОп2;

y4: НСМ:=НСМ+PSW[C];

y5: ТП:=1;

y6: ТП:=0.

Осведомительные сигналы:

X1: НСМ[P] ;

X2: ТП.

Операция MUL – умножение аккумулятора на регистр B. Младший байт результата заноситься в аккумулятор, а старший в регистр B. Умножение выполняется по алгоритму A: множимое последовательно умножается на разряды множителя bn,…,b1 и добавляется на каждом шаге к сдвинутой вправо сумме частичных произведений. Структурная схема ОА для выполнения операции MUL представлена на рисунке 3.2.

15

Рисунок 3.2 – Структурная схема ОА выполнения операции MUL

Состав ОА выполнения операции MUL:

1. НСМ – сумматор накапливающего типа (хранит сумму частичных произведений);

2. РОп1 – регистр множителя;

3. РОп2 – регистр множимого;

4. СчТ – счетчик тактов.

Набор микроопераций:

Y1: РОп1:=Мт;

Y2: РОп2:=Мн;

Y3: НСМ:=НСМ+РОп2;

Y4: Рп1:=НСМ[n].R1(РМТ);

Y5: НСМ:=0.R1(НСМ);

Y6: СчТ:=n;

Y7: СчТ:=СчТ-1;

Y8: НСМ:=0.

Осведомительные сигналы:

X1: РМТ[n];

X2: СчТ=0.

Операция RL – циклический сдвиг аккумулятора влево. Структурная схема ОА для выполнения операции RL представлена на рисунке 3.3.

Р

16

16

исунок 3.3 – Структурная схема ОА выполнения операции RL

Набор микроопераций:

Y1: НСМ:=Оп;

Y2: Y3: НСМ:=L1(НСМ).НСМ[Р].

3.2 Разработка общего АЛУ.

Разрабатываемое АЛУ представляет собой ОА с закрепленными микрооперациями. Все операции в АЛУ выполняются над операндами, представленными в прямом коде. У всех операционных автоматов выноситься общая часть и объединяется с оставшимися частями.

Структурная схема ОА АЛУ представлена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 – Структурная схема ОА АЛУ.

Рисунок 3.5 – Структурная схема ОА АЛУ.

Микрооперации:

Y1: НСМ:=Оп1;

Y2: РМН:=Оп2;

Y3: НСМ:=НСМ+РМН;

Y4: НСМ:=НСМ+PSW[C];

Y5: РМТ:=НСМ[n].R1(РМТ);

Y6: НСМ:=0.R1(НСМ);

Y7: НСМ:=L1(НСМ).НСМ[Р];

Y8: НСМ:=0;

Y9: РМТ:=Оп1;

Y10: СчТ:=n;

Y11: СчТ:=СчТ-1;

Y12: ТП:=1;

Y13: ТП:=0;

Y14: РМТ:=Оп2.

Осведомительные сигналы:

X1: НСМ[P];

X2:РМТ[n];

X3: ТП;

X4:СчТ=0.

3.3 Микропрограммы работы АЛУ

18

Алгоритм выполнения операции ADDC состоит в следующем. В сумматор (НСМ) заносится первое слагаемое, в регистр РМН – второе. Результат сложения записывается на место первого слагаемого, т.е. в сумматор. Затем значение флага переноса прибавляется к получившемуся результату и подается на выход.

Микропрограмма выполнения в АЛУ операции ADDC представлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 – Микропрограмма выполнения операции ADDC

Умножение выполняется по первому алгоритму: умножение с младших разрядов множителя со сдвигом суммы частичных произведений вправо. Старшая часть результата подается на выход Сст, а младшая на выход Смл. Микропрограмма выполнения операции MUL представлена на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 – Микропрограмма выполнения операции MUL

Операция RL – циклический сдвиг аккумулятора влево. Операнд записывается в НСМ. Над содержимым НСМ выполняется операция сдвига влево. Бит НСМ[1] переходит в бит НСМ[Р], который затем пересылается в бит НСМ[n]. Микропрограмма выполнения в АЛУ операции RL представлена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 – Микропрограмма выполнения операции RL

Общая микропрограмма выполнения операций в АЛУ представлена на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 – Общая микропрограмма выполнения операций в АЛУ.