Разработка объединенной микропрограммы работы арифметико-логического устройства. Алгоритм сложения и вычитания, умножения, возведения в куб. Минимальный набор операций. Программа работы микропрограммного автомата. Структура операционного устройства.
Объектом курсового проектирования является процессор специализированной ЭВМ. В процессоре выделяют устройство, в котором выполняются все основные (арифметические и логические) операции. Если все основные операции выполняются за один такт (это имеет место в большинстве современных микропроцессоров), АЛУ является частью операционного автомата процессора; если же некоторые или все основные операции выполняются алгоритмически за много тактов, АЛУ имеет собственное устройство управления.Выбор системы команд специализированной ЭВМОперации: Сложение Деление с восстановлением остаткаСпособ построения операционного автомата Структура микрокоманды для операционных и условных микрокомандСчитается, что перед началом операции значение первого слагаемого присвоено слову RG[0:15], значение второго слагаемого слову RG1[0:15]. Если значения присваиваются слову вне микропрограммы, а используются внутри нее, слово считается входным и обозначается символом I. Если значения слову присваиваются и используются только внутри микропрограммы, его считают внутренним и обозначают символом L. Если значения присваиваются слову только внутри микропрограммы и существуют лишь в пределах только одного такта, его считают вспомогательным и обозначают символом А. Если же значения слову присваиваются в микропрограмме, а используются вне ее, слово считается выходным и обозначается символом О.В большинстве компьютеров операция вычитания не используется. Вместо нее производится сложение обратных или дополнительных кодов уменьшаемого и вычитаемого. Микропрограмма вычитания представлена на рисунке 2.2. Описание слов микропрограммы приведено в таблице 2.2. Как и при сложении, значения слагаемых до начала операции присваиваются слову RG[0:15] и слову RG1[0:15].В отличие от обычного умножения в каждом цикле анализируется несколько младших бит множителя. Для умножения используется алгоритм вычисления произведения, начиная с младших разрядов множителя. В каждом цикле определяется частичное произведение (ЧП) множимого А на t разрядов множителя В и сдвига сразу на t разрядов (t = 1, 2, 3, 4). В каждом цикле анализируется 2 младших разряда р1 и р2, и определяется ЧП|А| сразу на 2 разряда. В этом случае в данном цикле нужно вычесть множимое, а следующую пару разрядов увеличить на 1 (3 = 4 - 1).Алгоритм деления с восстановлением остатка имитирует деление уголком. Деление ведется в прямом коде, поэтому входные слова необходимо привести к операционному виду. Считается, что перед началом операции деления значение делимого присвоено слову RG[0:15], а делителя - слову RG1[0:15]. Результат операции присваивается слову RG[0:15]. Микропрограмма операции деления с восстановлением остатка приведена на рисунках 2.5 - 2.6, описание слов в таблице 2.5.Конъюнкция - это сложное логическое выражение, которое считается истинный в том и только том случае, когда оба простых выражения являются истинными, во всех остальных случаях данное сложное выражение ложно. Считается, что перед началом операции значение первого операнда присвоено слову RG[0:15], а второго - слову RG[0:15]. Одноразрядному слову НР перед началом операции присвоено нулевое значение. Результат операции присваивается слову RG[0:15]. Микропрограмма поразрядной логической операции И-НЕ приведена на рисунке 2.7, описание слов - в таблице 2.7.Фактически, алгоритм возведения в куб является буквальным повторением алгоритма умножения с той лишь разницей, что операнд Микропрограмма возведения в куб приведена на рисунке 2.8, описание слов - в таблице 2.8. Считается, что перед началом операции значение операнда присвоено полю RG[1:16] слова RG[0:16]. Рисунок 2.8 - Микропрограмма возведения в кубТаблица 2.9 Объединенный список микроопераций Для обеспечения целостности микропрограммы работы АЛУ введем микрооперации y34(ПП:=0) и y35(HP:=0), так как перед выполнением всех микропрограмм одноразрядным словам ПП и НР присваиваются нулевые значенияВ объединенной микропрограмме пути развития процесса вычисления, соответствующие различным операциям, задаются набором переменных gi, с помощью которых кодируются наименования операций.Исходным материалом для определения минимального набора операций АЛУ служит блоксхема алгоритма. В таблице 3.1 приведен объединенный список микроопераций, используемых в объединенном алгоритме функционирования процессора.Регистр RG: Регистра RG1: Регистр RG2: Регистра RG3: Регистр RG4: Регистр RG5: После соединения операционных элементов соответствующими шинами получаем для АЛУ структурную схему операционного автомата с общими микрооперациями. Операционный автомат с общими микрооперациями имеет структурную схему, изображенную на рисунке ниже. Для выборки слов на шину А1 используются управляющие сигналы , а для выборки слов на шину А2 - сигналы . В структурной схеме (рисунок 4.1) для передачи операндов используются шины А1 и А2, к которым регистры S1, S2, … SN подключены с помощью 2N управляющих шин, инициируемых с помощью 2N управляющих сигналов , .
План
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
2. РАЗРАБОТКА ОБЪЕДИНЕННОЙ МИКРОПРОГРАММЫ РАБОТЫ АЛУ
2.1 Алгоритм сложения
2.2 Алгоритм вычитания
2.3 Алгоритм ускоренного умножения
2.4 Алгоритм деления с восстановлением остатка
2.5 Микропрограмма поразрядной логической операции И-НЕ 14
