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