Разработка электрической схемы Арифметика логического устройства MIPS процессора.теория схема фрагменты схемы

Счетчик тактов сбрасывается (устанавливается в состояние Т1) по окончании цикла очередной команды. Цикл команды может потребовать разного количества тактов. На каждом такте вырабатывается своя микрокоманда, состоящая из нескольких сигналов управления. Дополнительным фактором, влияющим на выработку сигналов управления, являются флаги. В данных устройствах инвертирование числа производится блоком логических инверторов, а прибавление единицы производится подачей питания на вход переноса сумматора PI. Если же потребуется в процессе вычислений изменять арифметическую операцию, то в схему вычислительного устройства можно ввести коммутатор (мультиплексор). Такая схема арифметического устройства приведена на рисунке8. Рисунок 8 — Структурная схема арифметического устройства. В приведённой на рисунке8 схеме используются четырёхвходовыемультиплексоры, для управления каждым из которых достаточно двух бит. То есть, для управления всем.

АЛУ достаточно четырёх проводов управления. Построим таблицу операций, которые будет выполнять арифметико-логическое устройство. На результат операции будет влиять вход переноса сумматора PI, поэтому этот вход тоже включим в состав кода, управляющего схемой АЛУ. Операции, которые выполняются арифметической схемой в зависимости от поданного на управляющие линии кода, приведены в таблице 1. Таблица 1. Коды математических операций арифметического устройства Если на все управляющие входы подать низкий потенциал (код 0000), то к входу сумматора будут подключены коды A и B без инверсии. В этом случае будет производиться операция суммирования: первые две строки таблицы выполняемых операций.

Операция вычитания представлена второй, третьей, восьмой и девятой строкой. В этом случае один из операндов поступает на вход сумматора через блок инверторов. Ещё одной часто используемой операцией является увеличение числа на единицу или уменьшение числа на единицу. Эти операции позволяют легко организовывать циклы в программе и переходить от предыдущего операнда к следующему: строки четыре, семь, шестнадцать и двадцать пять.

Кроме того, схема арифметического устройства может просто передавать на выход любой из входных кодов без изменения, что позволяет осуществлять копирование данных (суммирование с константой ноль) через это устройство без дополнительных схем коммутации. Таблица истинности приведена в таблице 2. Таблица 2 — Коды истинностиXiYiCiSiC (i+1)000000100110201010301101410010510101611001711111xi, yi — одноименные двоичные разряды чисел X и Y, ci — перенос из предыдущего разряда, si — частичная сумма по модулю два и c (i+1) — перенос в следующий разряд. Значения c (i+1) совпадают со значениями функции мажоритарности, поэтому воспользуемся готовым решением:

2.2 Минимизация логических функций, описывающих работу ИМС с помощью карт Карно.

Карта приведена на рисунке 2. Рисунок 2 — Карта Карно.

Таблица Карно для si приведена на рис.

1 справа. Из таблицы находим: Выражение в последней скобке необходимо преобразовать, используя соотношение двойственности.

где F6=x1 (+) x0 — исключающее ИЛИ, F9= ~(x1 (+) x0) исключающее — ИЛИ-НЕС учетом последнего выражения2.

3 Разработка схемы электрической принципиальной.

Структурная схема АЛУ может быть преобразованатаким образом, чтобы можно было осуществлять арифметические и логические операции. Для этого нужно вести дополнительный коммутатор, который будет разрывать цепи переноса между разрядами. Подобная схема реализована в микросхеме АЛУи приведена на рисунке 8. Рисунок 8 — Схема арифметико-логического устройства Заключение.

Арифметико-логические устройства позволяют выбирать выполняемую операцию при помощи кода, подаваемого на специальные выводы микросхемы. Это позволяет программировать устройство для выполнения различных функций. Выпуск такого устройства позволяет обменивать большую скорость выполнения отдельных операций на сложность реализуемого алгоритма. В завершениепроделанной работы были построена электрическая принципиальная схемы устройства. Также составлена таблица кодирования сигналов автомата и структурная таблица переходов. Осуществлена реализация схемы управляющего автомата на микросхемах ТТЛ серии К555, обладающих высоким быстродействием и малым энергопотреблением.

Список использованных источников

.

Цифровые интегральные микросхемы: Справочник/М.И.Богданович и др. -2изд., перераб. и доп.-Мн.:Беларусь, Полымя. 1996.-605с.:

ил.

https://ru.wikipedia.org/wiki/MISCСамофалов К.Г. и др. Прикладная теория цифровых автоматов. К.: 1987.

Савельев А. Я. Прикладная теория цифровых автоматов. М.: 1987.