Определение форматов данных

Пример проектирования операционного автомата АЛУ

Операционный автомат

Исходным для разработки структуры операционного автомата (ОА) являются:

□ описание входных и выходных слов ОА (множеств D _Iи D_O);

□ список множества операций из F, которые должны выполняться над словами.

Процесс разработки ОА, таким образом, следует начинать с определения форматов входных и выходных слов и разработки алгоритмов выполнения операций в терминах слов и стандартных действий над словами (сложение, копирование, инверсия, сдвиг и т.д.). Разработанные алгоритмы удобно представить в форме граф-схемы алгоритма (ГСА).

Далее необходимо разработать структуру ОА. Операционный автомат строится на базе операционных и логических элементов. Предложенные процедуры формального синтеза ОА [7] не получили широкого распространения; обычно используют т. н. "содержательный" метод синтеза.

Разработать структуру — значит определить набор элементов, входящих в нее, и установить связи между этими элементами. Структура реализуется, исходя из разработанных на предыдущем этапе алгоритмов таким образом, чтобы обеспечить реализацию всех действий, предусмотренных в операторных вершинах ГСА.

(Страница91)

Действия в структуре ОА выполняются под управлением микроопераций, поэтому при разработке ОА следует определить полный список микроопераций, наличие которых обеспечит выполнение в разработанной структуре всех предусмотренных в алгоритмах преобразований слов.

Наконец, формирование последовательности микроопераций в управляющем автомате осуществляется с учетом значений логических условий, которые формируются в ОА. Поэтому при разработке ОА следует сформировать список логических условий, определяемый содержимым условных вершин ГСА, и предусмотреть в структуре ОА (если это необходимо) специальные элементы для формирования этих логических условий.

Итак, процесс разработки ОА можно представить состоящим из следующих этапов:

1. Определение форматов входных и выходных данных (слов).

2. Разработка ГСА выполняемых операций.

3. Разработка структуры ОА — выбор элементов и организация связей.

4. Определения множества { у} микроопераций, выполняемых в ОА.

5. Определения множества {х} логических условий, формируемых в ОА.

В качестве примера рассмотрим разработку операционного автомата арифметического устройства, реализующего операцию деления чисел с фиксированной запятой, представленных в прямом коде.

Будем считать, что в арифметической операции деления участвуют операнды A — делимое и B — делитель. Результат операции C — частное. Кроме того, устройство должно формировать признаки результата — двоичные переменные:

□ Z — признак нулевого результата;

□ S — признак отрицательного результата;

□ OV — признак переполнения.

Алгоритм операции алгебраического деления разрабатываются для 16-разрядных двоичных чисел с фиксированной запятой, представленных в прямом коде. Знак числа кодируется в старшем (нулевом) разряде числа, запятая фиксирована после знакового разряда, таким образом, все числа могут быть только дробными (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Представление числа в прямом коде

(Страница92)

Итак, в операциях участвуют следующие переменные:

□ А=а₀а₁а₂..а₁₅ — первый операнд (делимое);

□ B=b₀b₁b₂..b₁₅ — второй операнд (делитель);

□ С=с₀с₁с₂...с₁₅ — результат операции (частное), в процессе выполнения алгоритма переменная C используется для хранения остатка;

□ D=d₀d₁d₂..d₁₅ — переменная, в которой в процессе деления накапливаются цифры частного;

□ а₀, b₀, с₀ — знаковые разряды.

Дата добавления: 2015-04-25