|
Арифметико-логические устройства
СТРУКТУРА АЛУ ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ И ВЫЧИТАНИЯ ЧИСЕЛ С ФИКСИРОВАННОЙ
ЗАПЯТОЙ Цель работы: Изучение принципов построения и функционирования
АЛУ для сложения и вычитания чисел с фиксированной запятой. Введение:
Обычно в АЛУ операции алгебраического сложения сводятся к арифметическому
сложению кодов чисел путем применения дополнительного или обратного кодов для
представления отрицательных чисел. Алгоритм выполнения в АЛУ арифметических
операций зависит от того, в каком виде хранятся в памяти ЭВМ отрицательные
числа, в прямом или дополнительном коде. В последнем случае сокращается время
выполнения операции за счет исключения операции преобразования получаемого в АЛУ
дополнительного кода отрицательного результата в прямой код. Работа АЛУ:
При выполнении операции сложения положительные слагаемые представляются в прямом
коде, а отрицательные - в дополнительном. Производится сложение двоичных кодов,
включая разряды знаков. Если при этом возникает перенос из знакового разряда
суммы при отсутствии переноса в этот разряд или перенос в знаковый разряд при
отсутствии переноса из разряда знака, то имеется переполнение разрядной сетки
соответственно при отрицательной и положительной суммах. Если нет переносов из
знакового разряда и в знаковый разряд суммы или есть оба эти переноса, то
переполнения нет и при нуле в знаковом разряде сумма положительна и представлена
в прямом коде, а при 1 в знаковом разряде сумма отрицательна и представлена в
дополнительном коде. Упрощенная структурная схема АЛУ для операций
сложения и вычитания n-разрядных (n-й разряд знаковый) двоичных чисел с
фиксированной запятой приведена на рис.1. Предполагается, что отрицательные
числа хранятся в памяти в дополнительном коде. В состав АЛУ входят n-
разрядный параллельный комбинационный сумматор См, регистр сумматора PrCм,
входные регистры сумматора PrB и PrА, входной регистр АЛУ Pr1. Из оперативной
памяти по входной информационной шине Шивк в АЛУ поступают операнды:
положительные числа в прямом коде, а отрицательные в дополнительном. Операнды
размещаются в PrB (первое слагаемое или уменьшаемое) и Pr1 (второе слагаемое или
вычитаемое); Pr1 связан с PrA цепями прямой и инверсной передачи кода. Результат
операции выдается из АЛУ в оперативную память по выходной информационной шине
ШИвых. Запись информации в регистры АЛУ осуществляется под управлением сигналов
ПрРг1 и ПрРгВ. Слово из Рг1 в РгА передается в прямом коде под действием
управляющего сигнала ПрРгАП, в инверсном коде ПрРгАИ. Сигнал ПрРгСм управляет
записью результата в регистр сумматора РгСМ, а сигнал ПрИШвых передачей
содержимого РгСМ в информационную шину. Код признака результата формируется
комбинационной схемой Пр, на выходы которой поступают выходные сигналы всех
разрядов сумматора СМ, а также сигналы переноса из знакового разряда ПнСМ[0] и
из старшего цифрового разряда ПнСМ[1]. Признак нулевого значения результата
Пр=00 формируется если
Признак положительного результата Пр=10 формируется при условии При выполнении алгебраического
сложения поступившие в АЛУ коды операндов находятся в выходных регистрах PrB и
PrА сумматора. Код суммы формируется на выходе схемы См и фиксируется в регистре
PrCм.
может быть сведена к изменению знака вычитаемого Y и операции алгебраического
сложения. Изменению знака соответствует следующая процедура: принятый в Pr1 код
числа знака передается инверсно в PrА и при сложении осуществляется
подсуммирование 1 в младший разряд сумматора. 2) 9 + 8
01000 + 01001 = 10001 = -1 3) –2 + 3 00011 +
10010 = 00011 + 11101 = 00000 + 00001 = 00001 = 1 Пр 10 -> 1 > 0 5) –3 –2 10010 (ПК) + 10011 (ПК) = 11101(ОК) + 11100(ОК) = 11001 +
00001 = 10101 (ПК) = -5 Пр = 11 ->
переполнение Вывод: проведя данную лабораторную работу, я изучил принципы
построения и функционирования АЛУ для сложения и вычитания чисел с фиксированной
запятой.
| |
