RPZ_1 (Курсовой проект (готовый) вариант 61), страница 2

Выполнение операции R= А+1 осуществляется следующим образом:

• есть операция X+ Y+C0, где C0 – перенос на входе АЛУ.

• Y=А.

• X=0.

• на вход C0 подается сигнал переноса.

Формирование сигналов управления АЛУ и взятия модуля осуществляется схемой управления.

Выходной мультиплексор позволяет выдавать раздельно старшее и младшее слово результата на выходную шину. Если результат не выдается, выходы мультиплексора должны переводиться в высокоимпедансное состояние.

Регистр знака хранит знак результата при умножении. На его входе находится схема, которая этот результат вычисляет.

Схема сравнения знаков формирует сигналы x4 и x7. Сигналы ПРГОТ, ЗАН, КОП, ДАННЫЕ, ПРРЕЗ берутся непосредственно с входной шины.

Сигналы ГОТ, ЗАПР, РЕЗ необходимо держать в течении всего одного такта, поэтому они формируются напрямую из управляющих сигналов и, при переходе к следующему такту, автоматически обнуляются.

Разработанная структурная схема операционного автомата приведена в Приложении 4.

7. Синтез операционных элементов.

7.1. Регистр кода операции.

Для синтеза регистра К используем микросхему КР1533ИР13, восьмиразрядный реверсивный сдвиговый регистр. По сигналу y2 он должен записывать код операции со входной шины данных.

Упр. cигнал	Микрооперация	Сигналы на входах
		S1	S0	C
Y2	К=ШВх	1	1	СИ

К выходам этого регистра присоединяем дешифратор КР1533ИД7, который будет формировать условия B1-B7. На входы D1-D3 дешифратора подаем разряды K0-K2 регистра К, С1=1, С2=0 (входы разрешения). С выходов Q1-Q7 снимаем инвертированные сигналы B1-B7. Разряд K(3) формирует информационный сигнал x4. Разряды K4-K7 поступают на счетчик.

7.2. Счетчик.

Счетчик должен считать разряды во время сдвига в операции умножения и во время выполнения операции «сдвиг логических». Он должен хранить 4-х разрядное число. Для реализации счетчика используем микросхему КР1533ИЕ7.

Упр. сигнал	Микрооперация	Сигналы на входах.
		+1	-1	C	D0-D2	R
Y13	Сч=Сч-1	1	01	1	*	0
Y11	Сч=К(4:7)	1	0	0	К(4:7)	0

На входы данных счетчика поступает значение с выхода мультиплексора счетчика, на вход R - 0.

Сигнал на входе –1: Y13

Сигнал на входе С: Y16).

Мультиплексор счетчика организуем на основе четырехразрядного мультиплексора 21. На группу входов 0 подадим значение 5, а на группу входов 1 поле К(4:7) регистра команд. Переключение будет производиться по сигналу Y11.

7.3. Мультиплексор регистра А.

Для построения 16 разрядного мультиплексора 21 используем 4 микросхемы КР1533КП11А. На группу входов 0 подаем сигналы с шины входа, а на группу 1 – с выхода регистра R.

Упр. сигнал	Микрооперация	Сигналы на входах.
		EZ	SE
Y6	А=ШВх	0	0
Y21	А=R	0	1

Схема управления мультиплексором:

SE=Y21. В противном случае на вход регистра А всегда будет включена ШВх.

7.4. Регистр А.

Разрядность этого регистра должна быть равна 16 битам. Он должен выполнять операции записи значения и обнуления. Для его реализации используем микросхему КР1533ИР13 (Восьмиразрядный реверсивный сдвиговый регистр).

Упр. cигнал	Микрооперация	Сигналы на входах
		S1	S0	C	R
Y6	А=ШВх	1	1	СИ	1
Y21	А=R	1	1	СИ	1

Получаем следующую функцию для входов устройства.

S1=S0=C=Y6Y21.

7.5. Регистр В и схема его загрузки.

Разрядность этого регистра равна 16 битам. Он должен выполнять операции записи значения, обнуления и сдвига, поэтому для него тоже используем микросхему КР1533ИР13.

Упр. cигнал	Микрооперация	Сигналы на входах
		S1	S0	C	R	ABS	EXT1	EX2
Y8	В=ШВх	1	1	СИ	1	1	*	*
Y10	В=|ШВх|	1	1	СИ	1	0	*	*
Y14	Shl B	0	1	СИ	1	*	*	0
Y12	Shr B	1	0	СИ	1	*	0	*
Y24	B=0	*	*	*	0	*	*	*

Сигнал ABS подается на вход логического элемента, отсекающего бит знака, для пропуска знака. Тогда управление регистром В можно представить следующим образом:

S1=	Y8  Y10  Y12
S0=	Y8  Y10  Y14
R=	Y24
ABS=	Y8
EX2=	0

7.6. Арифметико-логическое устройство.

Разрядность АЛУ должна быть равна 16 бит. Будем использовать 4 микросхемы КР1533ИП3. На вход X АЛУ подаем информацию из В, а на вход Y – из А. Кроме того знаковый бит подается через логические элементы «И» для реализации операции взятия модуля. Опишем сигналы на входах АЛУ (с учетом того, что Y=A, X=B):

Упр. cигнал	Микрооперация	Сигналы на входах
		SE3	SE2	SE1	SE0	MO	C0	ABS
Y15	R=B	1	0	1	0	1	0	1
Y20	R=|B|-|A|	0	1	1	0	0	1	0
Y19	R=|B|+|A|	1	0	0	1	0	0	0
Y22	R=A+1	0	1	1	0	0	1	1
Y26	R=A  B	1	0	1	1	1	0	1
Y27	R= (A  B)	1	1	1	0	1	0	1
Y28	R=A  B	0	1	0	0	1	0	1

Запишем выражения для вычисления сигналов на входах АЛУ:

SE0=	Y19  Y26
SE1=	Y15  Y20  Y22  Y26  Y27
SE2=	Y20  Y22  Y27  Y28
SE3=	Y15  Y19  Y26  Y27
MO=	Y15  Y26  Y27  Y28
C0=	Y20  Y22
ABS=	 (Y20  Y19)

7.7. Регистр R.

Разрядность этого регистра должна быть 16 бит, он должен поддерживать операции записи и обнуления. Приведем таблицу его входных сигналов.

Упр. cигнал	Микрооперация	Сигналы на входах
		S1	S0	C	R
Y15	R=B	1	1	СИ	1
Y20	R=|B|-|A|	1	1	СИ	1
Y19	R=|B|+|A|	1	1	СИ	1
Y22	R=A+1	1	1	СИ	1
Y28	R=A  B	1	1	СИ	1
Y26	R=A  B	1	1	СИ	1
Y27	R= (A  B)	1	1	СИ	1

Тогда мы получаем, что:

S1=S0=Y15  Y20  Y19  Y22  Y28  Y26  Y27.

7.8. Выходной мультиплексор.

Мультиплексор должен обеспечивать выдачу на выходную шину данных старшего и младшего слова результата. Разрядность слов 8 бит. Кроме того, остальное время выходы этого мультиплексора должны находиться в высокоимпедансном состоянии. Используем 2 микросхемы КР1533КП11А. К группе входов 0 подключим старшее слово регистра R, а к группе входов 1 – младшее.

Упр. сигнал	Микрооперация	Сигналы на входах.
		EZ	SE
Y17	ШВых=Lo(R)	0	1

7.9. Прочие элементы.

Регистр занятости строится на основе микросхемы D-триггера со сбросом и установкой КР1533ТМ2. Сигнал Y4 устанавливает его в 1, сигнал Y26 сбрасывает в 0.