ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Дополнительное задание к лабораторной работе для контроля знаний

1 23

1. Задать три числа: Ф., И., О. (подсчитывается число букв в фамилии (Ф), имени (И) и отчестве (О) студента).

2. Записать через логические и арифметические МО соответствующие данные в РОН_ф:=Ф, РОН_и:=И, регистр РгQ:=О, указать индицируемые СИ Д осведомительные сигналы в контрольных точках (КТ) 1,2.

3. Если Ф+И+О=четн., то поменять местами четные разряды Ф в РОН_Ф с нечетными разрядами И в РОН_И (0,2_Ф «1,3_И). Если Ф+И+О=нечетн., то (1,2_Ф «0,3_И).

4. Выделить 1-й и 4-й разряды О в РгQ.

5. Перезаписать данные по кольцу в РОН_ф® РОН_и ® РгQ.

6. Прочесть результат перезаписи.

7. Объяснить п.2 (технология, контроль, используемые операции и принципы организации и управления).

Маскирование, выделение, стирание разрядов Таблица 8

Запись, выделение, стирание разрядов Таблица 9

Лабораторная работа №7

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ МИКРОПРОЦЕССОРА И ВЫПОЛНЕНИЕ СДВИГОВЫХ, ЛОГИЧЕСКИХ И АРИФМЕТИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ

Цель работы: ознакомление со структурой микропроцессорной секции (МПС) К1804ВС1, набором микроопераций АЛУ; изучение способов организации арифметических, логических и сдвиговых операций; исследование процедуры выполнения программ.

Общие сведения

Центральное место в структуре ЭВМ занимает МПС (рис. 1). Это программно–управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управление ею. На вход МПС поступают из РМК

первые 6 полей (операционная часть) МК, а следующие два поля (6 и 7 - адресная часть) – на схему управления адресом микрокоманды (СУАМ). СУАМ управляет поступлением МК из ОП в РМК. На выходе МПС фиксируется результат выполнения текущей МК, в РСП заносятся признаки результата (флаги). ОП загружается с помощью переключателей АДРЕС, ДАННЫЕ, МУЛЬТИПЛЕКСОР.

МПС содержит следующие блоки (рис. 2): арифметико-логический блок АЛБ, блок внутренней памяти БВП, блок регистров БР и блок управления БУ. АЛБ, включающий АЛУ, производит логические и арифметические операции над данными (двумя операндами) с формированием осведомительных сигналов, отражающих состояние АЛУ при выполнении операции: признака нулевого результата (Z), значения старшего разряда результата (F3 -знак), переполнения (OÚR), переноса из старшего разряда (C₄).

Рассмотрим на примере работу блоков МПС (см. в табл. 1 МК 0). Допустим, необходимо загрузить в R₀ значение 1101. В РП находится информация, передающаяся из РМК по каналам А и В (см. рис. 2), а БУ формирует необходимые управляющие сигналы. Содержимое РОН А и РОН В поступает из РП на АЛБ, имеющий два входа: R и S. Содержимое РОН В может передаваться только через мультиплексор S (МПР S). Данные (загружаемые значения) могут поступать в АЛУ только через МПР R. Для записи (загрузки) в регистр значения 1101 можно использовать логическое сложение нулевого кода и данных, поступающих на АЛУ через МПР S и МПР R соответственно. При этом необходимо в разрядах I₅¸I₃ (код функции АЛУ) установить 011 (перенос отсутствует, то есть C₀ =0) и в разрядах I₂¸I₀ (источник операндов) - код 111. С выхода АЛУ информация подается на селектор выходных данных, выходную шину У. Для записи результата операции, выполненной АЛУ, в регистр R₀ в разрядах МК I₈¸I₆ (код выбора приемника результата) следует записать 011.

Выполнение операций

Арифметические операции

В соответствии с табл. 2 (лаб. раб. № 1), описывающей функции АЛУ, в зависимости от кода микрокоманды и наличия переноса (C₀ =1) можно выполнить необходимые операции: сложения (см. табл. 2, лаб. раб. №1) и вычитания (I₅¸I₃= 000, 001, 010).

Логические операции

Логические операции в АЛУ выполняются непосредственно схемой однобайтных логических операций (СОЛО). Существует специальный регистр СОЛО. Перенос С₀ в логических операциях не участвует (его значение может

быть любым). Бинарные логические операции присваивают слову значение, получаемое поразрядным применением операций Ù,Ú, Å.

Поразрядная конъюнкция используется для выделения любого разряда кодового слова. Один их входов СОЛО используется при этом для подачи специального кодового слова-маски. Пример: маска М={0100}, кодовое слово А= {а₁а₂а₃а₄}; МÙА={0а₂00}. Поразрядная дизъюнкция используется для установки отдельных разрядов или полей в единичное состояние. Операция исключающее ИЛИ (сложение по mod 2) применяется для инверсии бита или кодового слова.

Операции сдвига

Микрооперация сдвига - это преобразование слова информации, заключающееся в смещении положения кодового слова относительно его некоторого начального положения.

Операцию сдвига выполняет мультиплексор сдвига, коммутируя выходные сигналы PQ₃, PR₃ , PQ₀, PR₀. Он выполнен на двух 2-разрядных 4- канальных МПР. Его работой управляют сигнал I₇, разрешающий процедуру сдвига. Вид сдвига задается кодом в разрядах S₂ и S₁ (S₂S₁ = 00, 01, 10, 11), который определяет номера входов МПР: 00® А₀, 01® А₁ ….

Сдвиговые операции используются для выравнивания и корректировки порядков, нормализации мантиссы чисел с плавающей запятой, а также при сложении, вычитании, умножении и делении чисел с фиксированной и плавающей запятой. Часто сдвиги используют с целью увеличения или уменьшения кодового слова в два раза за один такт (умножении или делении операнда на два). Пример: В:={0110}=6, B:=R(B)={0011}=3 (6:2=3) - сдвиг вправо; B:=L(B)={1100}=12 (6*2=12) - сдвиг влево.

Механизм сдвига при организации сдвига вправо (R) и влево (L) показан на рис. 3. При сдвиге вправо на один разряд кодовое слово уменьшится в два раза, а влево – увеличится в два раза (см. примеры в табл. 1, 2).

Сдвиг может быть простым и циклическим. При простом сдвиге разряды, вышедшие за поля, теряются (информация не сохраняется). Циклический сдвиг может быть одинарной или двойной длины. При циклическом сдвиге одинарной длины разряды кодового слова, покидающие регистр, заводятся в освобождающиеся ячейки данного регистра. При циклическом сдвиге двойной длины разряды, выходящие за пределы поля данного регистра, будут проходить еще через дополнительный регистр такой же длины (табл. 3, 4).

Рис. 3. Действие сдвигателя

Циклические и арифметические сдвиги Таблица 1

Сдвиги бывают двух типов: арифметические и логические. При арифметическом сдвиге знаковый разряд не сдвигается; а при логическом сдвиге знаковый разряд обрабатывается, как и числовой. Запись вида R(F)®RB или L(F)®RB означает, что запись результата в РОН RB идет со сдвигом вправо или влево на один разряд. Запись вида L(F||Q) ® RB||Q (см. примеры в табл. 2) означает, что сдвиг влево результата на шине F производится одновременно с результатом, записанным в регистре Q. При этом совокупный код на шине F и в регистре Q рассматривается как код двойной длины. Обычно обозначение RB||Q означает присоединение регистров RB и Q. При этом присоединяемые операнды образуют единый операнд двойной длины.

Сдвиги одинарной и двойной длины Таблица 2

Тип сдвига определяется мультиплексором сдвига МСС, управляемым разрядами микрокоманды 23 и 19 - S₂S₁ в соответствии с табл. 3.

Коды управления МСС Таблица 3

Используемый МСС реализует следующие типы сдвига: при S₂S₁ = 00 логический сдвиг (СЛ), при этом выполняется либо только СЛ(F), либо одновременно, но независимо – СЛ(F) и СЛ(Q). При S₂S₁ = 01 выполняется циклический сдвиг (СЦ): либо СЦ(F), либо СЦ(F) и СЦ(Q) независимо друг от друга. При S₂S₁ = 10 выполняется левый или правый циклический сдвиг операнда двойной длины СЦЛ(F||Q) или СЦП(F||Q); при S₂S₁ = 11 – арифметический сдвиг (СА) операнда двойной длины, левый или правый: САЛ(F||Q) или САП(F||Q). Сдвиг результата на шине F либо сдвиг результата на шине F одновременно с регистром Q определяется приемниками результата согласно табл. 4 (лаб. раб №1) (F/2®B, 2F®B либо F/2®B, Q/2®Q; 2F®B, 2Q®Q). Пример приведен в табл. 2.

Структуры сдвигателей Таблица 4

При выполнении сдвиговых операций результат функции АЛУ будет передан на сдвигатель регистра и сдвигатель данных АЛУ (рис. 2), к выходам которых (PQ3, PQ0, PR3, PR0) могут быть подключены СИ Д при положении переключателей МУЛЬТИПЛЕКСОР – 101 (табл. 5, лаб. раб. №1).

В соответствии с табл. 2 в результате выполнения МК0 на СИ Д будет высвечен код 0001 (в положении переключателей МУЛЬТИПЛЕКСОР - 001). В результате выполнения МК1 на индикаторах высвечивается 0010 (в положении переключателей МУЛЬТИПЛЕКСОР – 101). С каждым последующим нажатием кнопки ПУСК индицируются следующие показатели: 0100, 1000, 0001, 0010, 0100 и т.д. При каждом нажатии кнопки ПУСК выполняется функция циклического одинарного сдвига влево. При выполнении циклического одинарного сдвига вправо (МК2) при каждом нажатии кнопки ПУСК на СИ Д будут появляться следующие показания: 1000, 0100, 0010, 0001, 1000 и т. д.

Операции циклического двойного сдвига влево и вправо выполняются аналогично. Последовательность циклических двойных сдвигов влево дает на СИ“D” следующие двойные коды: 0010, 0100, 1000, 0000, 0000, 0000, 0000, 0001, 0010 и т. д. (МК4), а циклических двойных сдвигов вправо: 0000, 0000, 0000, 0000, 1000, 0100, 0010, 0001, 0000 и т. д. Показания 0000, 0000, 0000, 0000, соответствующие нулю, свидетельствуют о том, что выполняется сдвиг двойной длины и кодовое слово при этом проходит еще через дополнительный регистр.

1 23