Файл: Каган Б.М. Цифровые вычислительные машины и системы учеб. пособие.pdf

В многофункциональных АЛУ операции для всех форм представления чисел выполняются одними и теми

рис. 5-8. Данное АЛУ содержит блок управления, регист-

Рис. 5-8. Многофункциональное АЛУ.

ры RG1 и RG2 и три сумматора SM1—SM3, которые мо­ гут объединяться попарно или все вместе с помощью кла­ панов К1 и К2,

При операциях над числами с фиксированной запя­

включается клапан К2. При этом объединяются сумма­ торы SM2 и SM3, которые служат для обработки ман­ тисс. Сумматор SM1 служит для обработки порядков.

При выполнении операций над адресами команд (мо­ дификация команд) включается клапан К1, который объ­ единяет сумматоры SM1 и SM2.

В АЛУ с непосредственными связями сумматор, схе­

При этом операнды, участвующие в микрооперации, сни­ маются с определенных регистров и результаты образу­ ются также в определенных регистрах.

В многорегистровых АЛУ с магистральной структу­ рой входы схем для выполнения сложения, логических операций и сдвигов соединены с магистральными шина­ ми, на которые с помощью коммутатора может быть под­ ключена информация с любого регистра АЛУ, а выходы

320

этой аппаратуры подключены через коммутатор ко вход­ ным цепям регистров. При этом операнды для выполне­ ния микроопераций могут быть взяты из любых регист­

RG3 имеют схемы приема, выдачи информации и схемы сдвига. Регистр RG3 одновременно является сумматором накапливающего типа. В RG3 также реализованы схемы выполнения поразрядных логических операций.

Рассмотрим выполнение в таком АЛУ команды сло­ жения для чисел с фиксированной запятой, осуществ­ ляющей добавление содержимого ячейки памяти, ука­ занной в команде, к содержимому сумматора RG3.

После чтения из ОЗУ и расшифровки кода операции команды и образования исполнительного адреса операнд из ячейки памяти с исполнительным адресом передается в регистр RG1. Управляющий блок в зависимости от со­ стояния знаковых разрядов регистров RG1 и RG3 воз­ буждает в сумматоре цепи сложения или вычитания. Це­ пи сложения возбуждаются, если знаки операндов в ре­ гистрах RG1 и RG3 одинаковы. Если знаки операндов разные, то возбуждаются цепи вычитания.

Если в процессоре отрицательные числа представле­ ны в прямом коде и в результате выполнения вычитания образовался дополнительный код (при вычитании из меньшего числа — большего), то от полученного резуль­ тата, включая знак, берется дополнительный код и в сум­ маторе образуется результат в прямом коде. На этом выполнение операции сложения в АЛУ заканчивается.

Аналогично выполняется команда вычитания, при реализации которой управляющий блок возбуждает це­ пи сложения в сумматоре при разных знаках операндов и цепи вычитания при одинаковых знаках.

ствующие схемы в регистре RG3, которые преобразуют его информацию в соответствии с выполняемой операци­ ей и содержимым регистра RG1. Выполнение операции умножения и деления состоит из последовательности микроопераций сложения и сдвига. При умножении мно­ жимое передается в регистр RG1, множитель — в регистр RG2, а регистр RG3 гасится.

В случае умножения по методу, начиная с младших разрядов множителя, умножение начинается с анализа младшего разряда регистра RG2. Если в младшем раз­ ряде находится единица, то содержимое RG1 прибавля­ ется к содержимому RG3 и производится сдвиг вправо на один разряд в регистрах RG1 и RG3. Если в младшем разряде RG2 записан нуль, то содержимое RG1 и RG3 сдвигается на один разряд вправо. Затем снова анализи­

стичные произведения. После того как будут обработаны все разряды множителя в RG2, умножение завершается и в RG3 образуется произведение.

Перед выполнением операции деления делимое пере­ дается в регистр RG3, делитель — в регистр RG1, а ре­ гистр RG2 гасится. Деление начинается с вычитания со­ держимого регистра RG1 из содержимого регистра RG3, в результате которого образуется цифра частного, запи­ сываемая в младший разряд регистра RG2. Затем содер­ жимое регистров RG2 и RG3 сдвигается на один разряд влево и вновь производится вычитание.

В ходе выполнения деления регистр RG2 заполняется цифрами частного. Деление прекращается после образо­

АЛУ, в котором используются потенциальные тригге­ ры, не имеющие счетного входа, может быть построено на четырех триггерных регистрах и сумматоре комбина­

тый регистр RG4 служит для промежуточного запомина­

322 I

ния результатов при выполнении операций сложения и сдвига. При выполнении операции сложения слагае­ мые располагаются в регистрах RG1 и RG3, а результат образуется в регистре RG4. Затем, в случае необходимо­ сти накопления результата сложения, он передается из

Рис. 5-10. АЛУ с комбинационным сумматором и дополнительным регистром.

регистратора RG4 в регистр RG3. Для выполнения опера­ ции сдвига в любом из регистров его содержимое сначала передается в регистр RG4, а затем передается из регист­ ра RG4 в данный регистр со сдвигом. При такой струк­ туре АЛУ множитель и частичные произведения при вы­ полнении умножения или частичные разности и частное при выполнении деления не могут сдвигаться одновре­ менно, так как для хранения промежуточных результа­ тов сдвига имеется только один регистр.

Для того чтобы при выполнении операций умноже­ ния и деления сдвиг выполнялся одновременно в двух регистрах, в данной структуре АЛУ должен быть еще один дополнительный регистр RG5 (рис. 5-11). При та­ ком построении АЛУ дополнительный регистр RG5 рабо­ тает в паре с регистром RG3, в котором хранятся ча­ стичные произведения и частичные разности, и использу­ ется для промежуточного запоминания результатов сложения и сдвига. Второй дополнительный регистр RG4 работает в паре с регистром RG2, в котором хра­ нятся множимое и разряды частного. Регистр RG2 так­ же используется для промежуточного запоминания ре­ зультата при сдвигах.