ЛР ОЭ на базе счетчика (Методические материалы по курс.работе)

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Московский государственный технический Университет им. Н.Э.Баумана

Операционные элементы на базе универсальных счетчиков

Методические указания к лабораторной работе по курсу

"Архитектура ЭВМ"

Москва 2002 г.

1. Пример синтеза ОЭ.

Счетчики – операционные элементы, предназначенные для выполнения микрооперации счета:

Cч := Cч +1

Cч := Cч -1

Cч := 0

Счетчики используют в различных устройствах ЭВМ:

1. В устройствах управления (УУ) – счетчик команд для формирования адресов операндов и команд, счетчик циклов, тактов и т.д. для организации циклических процессов.

2. В арифметических устройствах (АУ) – счетчики сдвигов при выполнении операций умножения, деления, нормализации, выравнивании порядков.

3. Во внешних запоминающих устройствах (ВЗУ) – счетчики слов, байтов для подсчета выданной информации, счетчики текущего адреса и т.д.

4. В преобразователях – счетчик числа квантов при преобразовании параллельного кода в последовательный или параллельно – последовательный, либо наоборот.

Счетчики входят в состав многих интегральных систем элементов. Рассмотрим УГО универсального 4-х разрядного счетчика.

P0 CT2

C

D0 F0

D1 F1

D2 F2

D3 F3

S1

S2

P

R

3р 3 разр

2разр

2р

1р 1разр

0р

0 разр

D0 ,D1 ,D2 ,D3 - входы начальной установки счетчика, где Di - вход разряда с весом 2ⁱ

F₀ – F₃ – выходное слово счетчика (выходы счетчика) , где Fi – выход разряда с весом 2ⁱ

R – вход установки счетчика в ноль (сброс счетчика)

P₀ – перенос в младший разряд счетчика.

P – перенос из старшего разряда счетчика.

S₁,S₂ - управляющие входы, определяющие режим работы счетчика (хранение, суммирование, вычитание, запись новых данных)

С – динамический синхровход, разрешающий выполнение микрооперации в счетчике.

Динамические входы могут быть прямыми и инверстными. На рисунке указан прямой динамический вход. В инверсных динамических входах стрелка имеет противоположное направление.

Прямой динамический вход реагирует на положительный перепад сигнала, инверсный - на отрицательный.

Режим работы счетчика определяется таблицей:

S1	S2	Режим
0 1 0 1	0 0 1 1	Хранение Суммирование Вычитание Запись

Структура входов и выходов счетчика позволяет на его основе строить счетчики разрядностью 4ⁿ , где n = 1,2,…,

P0 CT2

C

D0 F0

D1 F1

D2 F2

D3 F3

S1

S2

P

R

P0 CT2

C

D0 F0

D1 F1

D2 F2

D3 F3

S1

S2

P

R

си

C₇ C₃

A₃

C₆ A₂ C₂

C₅ A₁ C₁

A₀

C₄ C₀

У₁

У₂

R

На рисунке приведена схема 8 – разрядного счетчика, построенного из двух 4-х разрядных счетчиков. При построении многоразрядного счетчика входы C, S1, S2 ,R соответственно объединяются. Выход переноса Р счетчика младшей разрядной группы должен соединяться со входом Ро переноса старшей разрядной группы.

Входное слово А(0:7) подается на соответствующие D – входы счетчика, а выходное слово С(0:7) снимается с соответствующих F – выходов с учетом весов входных и выходных разрядов.

Пример: Разработать операционный элемент «счетчик», работа которого описывается сокращенной таблицей.

Управляющий сигнал	микрооперация	Режим		Входное слово
		S1	S2	A0	A1	A2	A3	A4	A5	A6	A7
YA YB YK YL	C := C+1 C := C-1 C :=K C :=L	1 0 1 1	0 1 1 1	0 0 K0 L0	0 0 K1 LI	0 0 K2 L2	0 0 K3 L3	0 0 K4 L4	0 0 K5 L5	0 0 K6 L6	0 0 K7 L7

S₁ = Y_A +Y_K +Y_L Схема управления имеет вид:

S₂ = Y_B +Y_K +Y_L

A_i = Y_K*K_i + Y_L*L_i

1

1

i = 0,1,2,…,7 Y_A Y_B

Y_к S₁ Y_K S₂

Y_L

Y_L

Структурная схема имеет вид:

Mx

Cч

К(0:7)

L(0:7) A(0:7)

C(0:7)

CxY

Y_K

Y_L S₁ S₂

Y_A

Y_B

Здесь : М – мультиплексор

СхУ – схема управления

Сч - счетчик

2.Порядок выполнения лабораторной работы:

1. Получить у преподавателя список микроопераций (МО) для синтеза операционного элемента, не использующего мультиплексоры.

2. Построить систему Булевых функций, описывающих работу ОЭ.

3. Разработать машинные команды, инициализирующие соответствующие МО. Машинные команды должны быть двухадресными с регистровой адресацией.

4. Загрузить пакет "CUU" и учебный пример.

5. Модернизировать учебный пример таким образом, чтобы выполнялись разработанные машинные команды.

6. На модели проверить работоспособность ОЭ.

7. Получить у преподавателя список микроопераций (МО) для синтеза операционного элемента, использующего мультиплексор.

8. Повторить пункты 2-6.