Министерство общего и профессионального образования  РФ

Владимирский Государственный Университет

Кафедра УИТЭС

Лабораторная работа N2
ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПОВ ОРГАНИЗАЦИИ АРИФМЕТИКО-

ЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ.

СТРУКТУРА АЛУ ДЛЯ СЛОЖЕНИЯ И ВЫЧИТАНИЯ ЧИСЕЛ

С ФИКСИРОВАННОЙ ЗАПЯТОЙ

Выполнил: ст. гр. УИ-198

Дмитриенко М.
Проверил: Андреев И.А.

Владимир 2000

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.

     При выполнении операции в АЛУ  помимо  результата  операции формируется 2-х разрядный код признаком результата  ПР,  который принимает следующие значения:

     Результат операции             Признак результата

           = 0                          0       0

           < 0                          0       1

           > 0                          1       0

      Переполнение            1       1

     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 переполнения (ПР=11) формируется,  если выполняется условие

                             ________  ________

     (1) ПнСМ[0]/\ПнСМ[1]\/ПнСМ[0]/\ПнСМ[1]=1

     Признак нулевого значения результата Пр=00 формируется если

          n-1 ____

     (2) S   СМ[i]=1

          i=0
     Признак положительного результата Пр=10 формируется при условии

           _____                                       ______     ________

     (3) СМ[0](ПнСМ[0]/\ПнСМ[1]\/ПнСМ[0]/\ПнСМ[1]=1

     отрицательного результата Пр=01-при условии

                                                              _______  ______

     (4) СМ[0](ПнСМ[0]/\ПнСМ[1]\/ПнСМ[0]/\ПнСМ[1]
     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.

     Операция алгебраического вычитания
     Z=X-Y=X+(-Y)
     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.




Блок-схема работы АЛУ:





Выполнение лабораторной работы:

1) 2 + 3                        00011 + 00010 = 00101 = 5  

                                    Пр=10   ->  5 > 0

2) 9 + 8                        01000 + 01001 = 10001 = -1

                                    Пр = 11 ->  переполнение

3) –2 + 3                      00011 + 10010 = 00011 + 11101 = 00000 + 00001 = 00001 = 1  Пр 10  ->  1 >  0

4) –3 + 2                      00010 + 11000 (О.К.) = 11110 + 00001 = 10001 (ПК) = -1

                                    Пр = 01  -> -1 < 0

5) –3 –2                       10010 (ПК) + 10011 (ПК) = 11101(ОК) + 11100(ОК) = 11001 + 00001 = 10101 (ПК) = -5

                                    Пр = 01  ->  -5 < 0

6) – 8 – 9                     11001(ПК) + 11000(ПК) + 10110 (ОК) + 10111(ОК) = 01101 + 00001 = 01110 =14

                                    Пр = 11  ->  переполнение

Вывод: проведя данную лабораторную работу, я изучил принципы построения и функционирования АЛУ для сложения и вычитания чисел с  фиксированной запятой.