Пример операционного автомата

В данном разделе приведен пример операционного автомата, способного выполнять несколько арифметических команд.

На рис. 1.25 приведена структурная схема операционного автомата.

Рис. 1.25

На схеме использованы следующие обозначения:

RGA, RGB – регистры для размещения операндов;

ФОК – формирователь обратного кода;

RGR – регистр результатов;

RGF – регистр флагов (признаков результата);

С 1, C 2 – синхросигналы;

y_i – сигналы для управления элементами хранения;

Y_i – сигналы для управления комбинационными элементами.

Сигналы логических условий:

x 0 – признак совпадения знаков операндов;

x 1 – флаг CF переполнения сумматора, т.е. переноса из 15-го разряда суммы;

x 2 – флаг CS знака результата, формируется в старшем, 15-ом (знаковом) разряде сумматора.

Микрооперации, выполняемые в операционном автомате:

y 1: RGA:= ШД;

y 2: RGA:= 0;

y 3: RGB:= ШД;

Y 4: B:= ;

y 6: RGB:= A + B + Y5; RGF [ s ]:= SM [15]; RGF [ c ]:= SM [ p ];

Y7: ШД:= RGR.

Сигнал Y 5 используется в качестве слагаемого, подаваемого на одноразрядный вход сумматора.

Управляющие сигналы, формируемые УА, связываются не с состояниями УА, а с выполнением конкретных микроопераций. Сигналы управления от УА синхронизируются сигналами C 2 от внешнего генератора. Сигналы управления Y 4, Y 5, Y 7, Y 8 комбинационными схемами отличаются от сигналов y 1, y 2, y 3, y 6 управления элементами хранения по длительности.

Функционирование ОУ начинается после подачи от внешнего устройства на шину F УА кода команды. УА дешифрует этот код и начинает выполнять микропрограмму поданной команды.

Данное операционное устройство предназначено для выполнения следующих команд:

1. Сложение в дополнительном коде ADD: R:= A + B;

2. Вычитание в дополнительном коде SUB: R:= A - B;

3. Прибавление 1 INC: R:= B +1;

4. Смена знака числа ISG: R:= - B;

5. Инвертирование (поразрядная логическая операция) NOT: R:= .

При выполнении всех команд данные поступают с ШД. Результат формируется на регистре результата RGR, а в регистре RGF фиксируются признаки результата.

В процессе выполнения арифметических команд управляющий автомат может сформировать управляющий сигнал OF (Overflow – переполнение). В последнем такте любой микропрограммы УА формирует сигнал RESULT. В данном операционном автомате этим же сигналом (Y 7) разрешается передача результата с RGR на ШД. Сигналы OF и RESULT предназначены для внешних устройств.

Схема алгоритма команды сложения ADD целых чисел со знаком в дополнительном коде представлена на рис. 1.26.

Рис. 1.26

По сигналам y 1 и y 3 в регистры операндов по очереди заносятся коды операндов. Предполагается, что на ШД их выдает то устройство, которое формирует код команды ADD.

В следующем такте УА вырабатывает y 7. Поскольку сигнал Y 4 не формируется, то есть Y 4 = 0, то ФОК передаст код с выхода RGB на вход сумматора без преобразования.

Аналогично, Y 5 не формируется, т.е. Y 5 = 0 и поэтому на вход переноса сумматора поступает «0».

В результате на выходе сумматора SM сформируется код суммы операндов, т.е.

RGA + RGB + 0.

По сигналу y 6 этот код занесется в регистр результата RGR. При записи результата в RGR одновременно в регистр RGF флагов заносятся признаки результата.

Далее проверяется возможность переполнения при суммировании. Переполнение возможно только при сложении чисел одного знака (x 0 = 1). Признаком переполнения служит неравенство сигнала переноса x 1 и знакового разряда суммы x 2. Эти сигналы поступают в УА, где они анализируются. Если нет переполнения, т.е. x 1 = x2, то УА формирует сигнал микрокоманды Y 7, по которой результат с RGR через ШФ поступает на ШД. При этом сигнал y 8 не формируется, что означает отсутствие переполнения. Сигнал Y 7 выдается из УА также и для внешних устройств и означает готовность результата RESULT на ШД.

При обнаружении переполнения вместо Y 7 и сигнала RESULT формируется сигнал y 8: OF – «переполнение».

Переполнение возможно лишь при сложении 2-х чисел с одинаковыми знаками.

Дата добавления: 2014-01-06