Переполнение разрядной сетки и т.д.

ЛЕКЦИЯ20

Тема: АРИФМЕТИКО - ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО АЛУ.

Знать:

Назначение и структуру АЛУ;

Классификацию и характеристики АЛУ.

Уметь:

Выбрать ИМС АЛУ с заданными свойствами и характеристиками.

 

Проблемная ситуация:

спроектировать АЛУ для сложения двух чисел с одинаковыми знаками, заданных в форме с фиксированной запятой. Сформировать регистр признаков (флагов). Запятая фиксируется после младшего разряда (числа цел ые).

Признаки выполнения операции:

1. Переполнение разрядной сетки.

2. Результат равен 0.

3. Результат получился отрицательным.

Все эти состояния анализируются при помощи логических схем и в соответствующий разряд признаков заносится 1.

Спроектированная функциональная схема имеет следующий вид:

 

3

D0 RG Q0

D1 Q1 А0 SM S0 D0 RG Q0

D2 Q2 А1 S1 D1 Q1

УС1 D2 Q3

С P1

B0 УС3 C

B1

P0

2

D0 RG Q0

D1 Q1

D2 Q2

УС2

C

На входы D2 регистров 2 и 3 - подаются знаки чисел, в данном случае, лог.0.

Последовательность управляющих сигналов:

1) Подаем первое число на RG1;

2) Подаем УС1 – число заносится в RG1;

3) Подаем второе число на входы RG2;

4) Подаем УС2 – число заносится в RG2;

5) Подаем УС3 и считываем результат с выхода RG3.

Знак результата совпадает со знаком одного из слагаемых (положительное число, в знаковом разряде - лог.0)

В АЛУ реализуются арифметические и логические операции над двоичными числами.

Основными характеристиками АЛУ являются:

- диапазон обрабатываемых чисел,

- быстродействие,

- разрядность чисел,

Формы представления чисел.

В зависимости от построения и характера работы различают АЛУ последовательного, параллельного и параллельно – последовательного действия.

В АЛУ последовательного действия операции над кодами осуществляются последовательно, разряд за разрядом.

В АЛУ параллельного действия операции над кодами чисел осуществляются параллельно по всем разрядам..

В зависимости от логической структуры АЛУ могут быть комбинационного и блочного типа.

АЛУ комбинационного типа универсальны, так как все арифметические операции заполняются с помощью одних и тех же элементов и узлов.

Основу таких АЛУ составляет сумматор и регистры, которые при выполнении отдельных операций коммутируются между собой определённым образом посредством групп логических элементов.

АЛУ блочного типа состоят из отдельных блоков сложения, умножения, деления и т.д. Такие АЛУ имеют большее быстродействие, чем АЛУ комбинационного типа, однако для своей реализации требуют больше оборудования.

 

Структура АЛУ комбинационного типа.

		СУММАТОР
	Блок регистров

Операнды

Результат

Признаки

УС

УС

		Логические схемы
	Блок местного управления

УС

Операнды из блока регистров поступают в сумматор, где

в зависимости от вида операции выполняются определенные действия над числами. При этом участвуют УС с местного УУ, а также логические элементы, где производятся преобразования над операндами (сдвиги, инверсии и т.д.).

Результат операции и признаки выполнения ее заносятся в блок регистров:

- результат - в регистр результата;

- признаки - в регистр признаков.

Признаки выполнения операии формируются при помощи логических схем и содержат информацию о видах результатов:

- результат равен 0,

- результат меньше 0,

переполнение разрядной сетки и т.д.

Для выполнения арифметических операций над числами в форме с фиксированной и с плавающей запятыми существуют АЛУ с разными структурами.