Порядок выполнения работы. 1. Ознакомиться с особенностями алгоритмов выполнения операций сложения

1. Ознакомиться с особенностями алгоритмов выполнения операций сложения, вычитания и умножения двоичных чисел с фиксированной запятой, представленных в прямом и дополнительном кодах по настоящему описанию.

2. Изучить схему лабораторного макета и назначение его основных узлов.

3. Составить алгоритмы сложения (вычитания) двоичных чисел с фиксированной запятой, представленных в прямом (дополнительном) коде, реализуемые на базе имеющихся в макете блоков.

4. Ввести составленную микропрограмму в моделирующую программу и выполнить действия для кодов операндов, заданных преподавателем.

5. Составить алгоритмы умножения (деления) двоичных чисел с фиксированной запятой, представленных в прямом (дополнительном) коде, ориентированные на реализацию с использованием имеющихся в макете узлов.

6. Ввести составленную микропрограмму в моделирующую программу и выполнить действия для кодов сомножителей, заданных преподавателем.

В соответствии с указанным порядком перед началом работы необходимо изучить особенности выполнения операций сложения, вычитания и умножения чисел с фиксированной запятой, представленных в прямом и дополнительном кодах. Следует рассмотреть особенности лабораторного макета и знать назначение основных его узлов и органов управления.

При составлении алгоритмов сложения и вычитания чисел, представленных в прямом коде, необходимо предусмотреть анализ знаков операндов по состоянию триггера знака. Для этого операнды поочередно передаются транзитом через сумматор на РВХ, в результате чего триггер знака устанавливается в соответствующее состояние, что индицируется на панели индикации.

Составляя алгоритмы и микропрограммы, целесообразно начать их представление с наиболее общего уровня, а затем поэтапно раскрывать их, доводя до уровня микроопераций.

Например, если задание на лабораторную работу предусматривает составление микропрограммы сложения двоичных чисел, представленных в прямых кодах, которые изначально расположены в регистрах Р2 и Р3, с получением результата в регистре Р3 (Р2 + Р3 → Р3), то общий вид алгоритма будет выглядеть так, как показано на рис. Л1.3.

Рис. Л1.3. Общий вид алгоритма выполнения операции сложения

Здесь следует обратить внимание на то, что во втором блоке обратный код содержимого регистра Р3 помещается в регистр Р1. Это необходимо потому, что в структуре макета АЛУ содержимое регистров Р2 и Р3 можно подать только на вход Б сумматора, что не позволяет получить их сумму. В то время как регистры Р1 и Р2 (или Р1 и Р3) можно подать на два входа сумматора одновременно.

На следующем шаге необходимо изобразить алгоритм на уровне межрегистровых передач между узлами макета. Учитывая, что получить инверсию цифр слагаемых можно только при передаче через коммутатор входа Б, а проверку знака числа можно выполнить только в регистре РВХ, то следует сперва передать содержимое обрабатываемого регистра в РВХ, проанализировать знак РВХ и, если число отрицательно, инвертировать его цифры, не изменяя знак. Эти действия для первого из рассмотренных блоков будут выглядеть так, как показано на рис. Л1.4.

Рис. Л1.4. Представление первого блока алгоритма (рис. Л1.3) на уровне передач между узлами моделируемого АЛУ

Далее каждый из операторных блоков этого уровня представления алгоритма (микропрограммы) заменяется группой микроопераций, обеспечивающих его исполнение. Соответствующий фрагмент граф-схемы, использующий микрооперации моделируемого АЛУ, показан на рис. Л1.5.

Рис. Л1.5. Представление первого блока алгоритма (рис. Л1.3) на уровне микроопераций моделируемого АЛУ

Последний этап подготовки микропрограммы заданной операции сводится к записи ее в формате представления операторов микропрограммы в моделирующей программе. В приводимом примере с учетом номеров микроопераций этот фрагмент микропрограммы будет выглядеть так, как показано ниже:

01 Y 13 15 17 24

02 X 19 05 03

03 Y 13 15 18 24

04 Y 07.

Задание номеров операторов в операторах условных переходов в зависимости от версии моделирующей программы может требовать указания одноразрядных номеров двумя цифрами с первым нулем либо просто одной цифрой.

При составлении алгоритмов умножения (деления) в качестве счетчика циклов следует использовать регистр Р4, устанавливая в нем в исходном состоянии код числа разрядов множителя. Для вычитания единицы из содержимого Р4 необходимо подать код, набранный на Р4, на вход сумматора. На вход Б сумматора подать 11...1 (дополнительный код "-1"), для этого включить тумблер "Передача знака". Во время последнего вычитания единицы из содержимого Р4 при получении нулевого результата триггер ТН устанавливается в единичное состояние, что будет индицироваться зажиганием соответствующего светодиода, сигнализируя о выполнении требуемого количества сигналов суммирования и сдвига при умножении.

Анализ значения очередного разряда множителя следует производить по состоянию триггера ТСЦ, которое соответствует значению очередного разряда при сдвиге множителя вправо, выполняемом посредством передачи его транзитом через сумматор со сдвигом вправо при занесении в РВХ и последующей пересылкой его в РВХ обратно в регистр множителя.

При умножении полноразрядных сомножителей (8 цифровых разрядов) для передачи младших разрядов суммы частичных произведений в освобождающиеся при сдвиге множителя разряды регистра множителя также следует воспользоваться триггером ТСЦ. Для этого попадающая в него при сдвиге суммы частичных произведений младшая цифра данной суммы при последующем выполнении сдвига множителя заносится в нулевой разряд РВХ и далее передается в регистр множителя.

Определение знака произведения целесообразно производить в начале операции, сложив на сумматоре знаковые разряды сомножителей и занеся результат в регистр множимого. Это можно осуществить подачей множимого на один из входов сумматора и одновременной подачей на второй его вход только знакового разряда множителя, после чего занести результат в регистр множимого.

Особенности работы с макетом

При выполнении заданных операций следует включить питание, затем нажать кнопку "Уст.0", устанавливающую все узлы макета в исходное состояние, набрать на тумблерном наборе заданные преподавателем коды и занести их в соответствующие составленным алгоритмам выполнения операций регистры, нажав и отпустив кнопки с занесением кодов с тумблерного набора Р:= "Набор кода". После этого необходимо выполнить все микрооперации, определяемые составленными алгоритмами.

Для обеспечения одновременной подачи управляющих сигналов различных микроопераций одни сигналы формируются при нажатии соответствующих кнопок на лицевой панели макета, а другие – при установке тумблеров в верхнее положение, оставаясь при этом поданными на все время нажатия кнопки или включения тумблера. Тумблеры используются для управления режимами передачи коммутаторов входов сумматора, цепью циклического переноса и для добавления единицы в младший разряд сумматора. Все остальные сигналы вырабатываются при нажатии кнопок. Это позволяет предварительно установить соответствующий режим передачи, например передачу обратного кода, а затем осуществить собственно передачу информации нажатием нужной кнопки.

При выполнении действий, связанных с суммированием, сдвигом и с передачей данных через сумматор транзитом, следует обратить внимание на последовательность нажатия и отпускания кнопок. Для правильного функционирования схемы, например, при суммировании, необходимо сперва нажать и удержать в этом положении кнопки передачи информации с регистров на коммутаторы входов сумматора, затем нажать и отпустить кнопку занесения сигналов с выходных шин сумматора на РВХ через сдвигатель и только после этого можно отпустить кнопки подачи информации на коммутаторы.

Для индикации результата, не находящегося в Р3 по окончании операции, его следует передать в этот регистр, так как с индикацией связан только регистр Р3.

Содержание отчета

1. Структурная схема лабораторного макета и описание назначения его основных узлов.

2. Алгоритмы выполнения операций сложения (вычитания) и умножения (деления), составленные с учетом возможности реализации их на макете, а также микропрограммы этих операций с указанием используемых микроопераций в форме, пригодной для ввода в моделирующую программу.

3. Примеры выполнения операций по составленным алгоритмам с указанием содержимого регистров, участвующих в операции, в последовательные моменты времени.

Литература: [1], с. 337…372; [5], с. 53…67

Лабораторная работа № 2

Дата добавления: 2015-08-13