Курсова робота
дисципліна В«Обчислювальна технікаВ»
на тему
Дослідження арифметико-логічного утройства для виконання логічних операцій
Виконав: Бородулін
Перм, 2010р.
ЗМІСТ
ВСТУП
1 ОПИС арифметико-логічний пристрій
2 ОПИС БЛОКА РЕГІСТРА
3 ПРОЕКТУВАННЯ суматора
ВИСНОВОК
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
ВСТУП
Розглянемо особливість реалізації арифметико-логічного пристрою комп'ютера на прикладі проектування АЛП для виконання логічних операцій. Класична ЕОМ складається з трьох основних пристроїв: арифметико-логічного пристрою, пристрою управління і запам'ятовуючого пристрою. Розглянемо особливість структури арифметико-логічного пристрої. У сучасних ЕОМ арифметико-логічний пристрій не є самостійним схемотехнічних блоком. Воно входить до складу мікропроцесора, на якому будується комп'ютер. Однак знання структури та принципів роботи АЛУ вельми важливо для розуміння роботи комп'ютера в цілому.
У мікропроцесорної системі є арифметико-логічний пристрій для виконання логічних операцій над числами (операндами, словами) виконуються в головній частині процесора - арифметико-логічному пристрої (АЛП)
Всі арифметичні дії з двома числами (додавання, віднімання, множення, ділення) зводяться в АЛУ до операції додавання або віднімання.
Спрощена структура ЕОМ містить наступні основні пристрої: арифметико-логічний пристрій, пам'ять, керуючий пристрій, пристрій введення даних в машину, пристрій виведення з неї результатів розрахунку і пульт ручного управління.
В даному курсовому проекті я буду розглядати роботу багатофункціонального арифметико-логічного пристрою (АЛП). АЛП для виконання логічних операцій, вони служать для виконання арифметичних і логічних перетворень над словами, званими в цьому випадку операндами, а також арифметичні операції.
Швидкодія АЛП багато в чому визначає продуктивність процесора.
Метою даної курсової роботи є дослідження та принцип роботи арифметико-логічного пристрою для виконання логічних операцій.
Основними завданнями є:
1. досліджувати арифметико-логічного пристрої для виконання логічних операцій;
2. привести умовно-графічне позначення мікросхеми регістра, що входить до складу арифметико-логічного пристрої;
3. описати принцип роботи арифметико-логічного пристрою;
4. розглянути логічну схему регістра;
5. проаналізувати принцип запису, читання та зберігання інформації в регістрі;
6. вказати на схемі сигнали, передавання на інформаційні входи регістру; вказати номери та типи входів, на які подаються керуючі сигнали в режимі запису; вказати на виходах двійкове число, зафіксоване в регістрі після виконання зсуву вліво на 4 розряди; вказати номер входу, на який надходять імпульси зсуву;
7. проаналізувати роботу суматора входить до арифметико-логічного пристрою;
8. побудувати логічну схему суматора;
9. описати принцип роботи суматора
1. ОПИС арифметико-логічний ПРИСТРОЇ
Арифметико-логічний пристрій (АЛП) - центральна частина процесора, що виконує арифметичні і логічні операції.
АЛУ реалізує важливу частину процесу обробки даних. Вона полягає у виконанні набору простих операцій. Операції АЛП підрозділяються на три основні категорії: арифметичні, логічні та операції над бітами. Арифметичної операцією називають процедуру обробки даних, аргументи і результат якої є числами (додавання, віднімання, множення, ділення ...). Логічною операцією іменують процедуру, яка здійснює побудову складного висловлювання (операції І, АБО, НЕ ...). Операції над бітами зазвичай розуміють зрушення.
АЛУ складається з регістрів, суматора з відповідними логічними схемами та елемента керування виконуваним процесом. Пристрій працює відповідно до повідомляються йому іменами (кодами) операцій, які при пересиланні даних потрібно виконати над змінними, поміщається в регістри.
Арифметико-логічний пристрій функціонально можна розділити на дві частини:
а) микропрограммное пристрій (пристрій управління), що задає послідовність мікрокоманд (команд);
б) операційне пристрій (АЛП), в якому реалізується задана послідовність мікрокоманд (команд).
Малюнок. 1 Структурна схема АЛП
Структурна схема АЛП та його зв'язок з іншими блоками машини показані на малюнку 1. В склад АЛУ входять регістри Рг1 - Рг7, в яких обробляється інформація, яка надходить з оперативної чи пасивної пам'яті N1, N2, ... NS; логічні схеми, реалізують обробку слів по мікрокоманд, що надходять з пристрою управління.
Закон переробки інформації задає мікропрограма, яка записується у вигляді послідовності мікрокоманд A1, A2, ..., Аn-1, An. При цьому розрізняють два види мікрокоманд: зовнішні, тобто такі мікрокоманди, які надходять в АЛП від зовнішніх джерел і викликають у ньому ті чи інші перетворення інформації (на рис. 1 мікрокоманди A1, A2, ..., Аn), та внутрішні, які генеруються в АЛУ і впливають на микропрограммное пристрій, змінюючи природний порядок слідування микрокоманд. Наприклад, АЛУ може генерувати ознаки залежно від результату обчислень: ознака переповнення, ознака негативного числа, ознака рівності 0 всіх розрядів числа ін На рис. 1 ці мікрокоманди позначені р1, p2, ..., рm.
Результати обчислень з АЛУ передаються по кодовою шинам записи у1, у2, ..., уs, в ОЗУ. Функції регістрів, що входять в АЛУ: Рг1 - регістр (або суматори) - основний регістр АЛП, в якому утворюється результат обчислень; Рг2, РгЗ - регістри доданків, сомножителей, діленого чи дільника (залежно від виконуваної операції); Рг4 - адресний регістр (чи адресні регістри), призначений для запам'ятовування (іноді і формування) адреси операндів і результату; РДБ - k індексних регістрів, вміст яких використовується для формування адрес; Рг7 - i допоміжних регістрів, які за бажанням програміста можуть бути акумуляторами, індексними регістрами чи використовуватися для запам'ятовування проміжних результатів.
Частина операційних регістрів є програмно-доступної, тобто вони можуть бути адресовані в команді для виконання операцій з їх вмістом. До них відносяться: суматор, індексні регістри, деякі допоміжні регістри.
Решта регістри програмно-недоступні, так як вони не можуть бути адресовані в програмі. Операційні пристрої можна класифікувати по виду оброблюваної інформації, за способом обробки інформації і логічної структурі.
АЛУ може оперувати чотирма типами інформаційних об'єктів: Булевського (1 біт), цифровими (4 біта), байтним (8 біт) і адресними (16 біт). В АЛП виконується не скільки різних операцій пересилки або перетворення цих даних. Так як використовується 11 режимів адресації (7 для даних і 4 для адрес), то шляхом комбінування "операція/режим адресації" базове число команд 111 розширюється до 255 з 256 можливих при однобайтное коді операції.
2. ОПИС БЛОКА РЕГІСТРА
В завданні використовуються універсальні регістри, розрядність яких (n) можна визначити за кількістю виходів. У регістрі к1500ір141 є 4 виходів отже розрядність регістра (n) буде дорівнює 4 Мікросхема к1500ір141 являє собою регістр, що складається з 4 D-тіггеров. Виходи М01 і М02 дозволяють вибрати один з чотирьох режимів роботи регістра: завантаження даних, зберігання даних, зсув даних в ліво або в право. Всі операції (Крім зберігання) відбуваються по позитивному перепаду на тактовій вході С. Регістр має 2 послідовних входу SIL (Вхід даних для зсуву в право) і SIR (Вхід даних для зсуву вліво). При напрузі високого рівня на входах М01 і М02 регістр зберігає дані незалежно від сигналів на інших входах. Умовно графічне позначення мікросхеми к1500ір141 представлено на малюнку 2.
Малюнок 2-Умовно графічне позначення мікросхеми к1500ір141 і позначення входів т...
