Лаба по информатике
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) ( 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.
-----------------------
НАЧАЛО
Загружаем в Pr1 2-е слагаемое
Загружаем в PrВ 1-е слагаемое
(Pr1 и PrB) >0
Суммирование
Преобразование в О.К.
О.К.
Формирование признака результата
КОНЕЦ
+1