Контрольные вопросы
1 Как образуется прямой двоичный позиционный код положительных и отрицательных чисел?
2 Как производится преобразование прямого кода в обратный код положительных и отрицательных чисел?
3 Как образуется дополнительный код положительных и отрицательных чисел?
4 Как выполняется преобразование дополнительного кода отрицательных чисел в их прямой код?
5 Какие возможности обеспечивают вход переноса из младшего разряда и выход переноса в старший разряд в четырехразрядном сумматоре?
6 Какова последовательность микроопераций при замене вычитания двух чисел операцией сложения? Какие коды чисел при этом используются?
7 По каким признакам определяются отношения двух чисел?
Содержание отчета
Цель работы; исходные десятичные числа, выбранные по варианту для разных операций из таблиц 2.1, 2.3, 2.6; заполненные таблицы 2.2, 2.4, 2.5, 2.7; выводы по работе; письменные ответы на два контрольных вопроса по указанию преподавателя.
Лабораторная работа №3
ИССЛЕДОВАНИЕ АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА
Цель работы: изучение операций, выполняемых арифметикологическим устройством в интегральном исполнении; закрепление навыков выполнения арифметических и логических операций с двоичными числами.
Допуск к выполнению лабораторной работы.
Перед занятием предъявить преподавателю выполненное к эксперименту задание и получить допуск к выполнению лабораторной работы, заверенное подписью преподавателя на чистовом бланке отчета.
Общие сведения
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) является основным функциональным узлом микропроцессора, выполняющим обработку данных. АЛУ представляет собой комбинационную логическую схему, предназначенную для выполнения арифметических и логических операций с одним или двумя двоичными числами. Для ввода этих чисел, вывода и временного хранения результатов операций совместно с АЛУ в составе микропроцессоров используются аккумулятор, буферные регистры, регистры общего назначения, регистр признаков результатов операций. Операнды (числа, над которыми выполняются операции) перед выполнением операций размещаются в буферных регистрах микропроцессора, куда переправляются из аккумулятора, одного из регистров общего назначения или из оперативного запоминающего устройства. Результаты операций направляются либо в аккумулятор, либо в один из регистров общего назначения, а признаки результатов – в регистр признаков.
Четырехразрядное АЛУ 74181 (К155ИП3) выполняет целый ряд арифметических и логических операций (таблица 3.1). Микросхема АЛУ имеет выводы А3…А0 для числа A, выводы В3…В0 для числа B, выводы М, S3…S0 для сигналов управления, а также выводы СN и СN + 4 для обеспечения возможности создания АЛУ с разрядностями 8, 12, 16 и т. д. путем параллельного включения нескольких таких микросхем. На выводы F3…F0 микросхемы выводится результат выполненной операции, вид которой задается управляющими сигналами M, S3…S0 (см. таблицу 3.1). На дополнительных выводах фиксируются сигналы распространения переноса (Р), генерации переноса (G), равенства чисел (А = В) и упомянутый выше инвертированный перенос в старший разряд (СN + 4).
В лабораторной работе, выполняемой с помощью программы Electronics Workbench, число A задается верхней левой группой переключателей (см. рисунок), число B – верхней правой группой переключателей, сигналы управления M, S3…S0 и перенос из младшего разряда СN задаются нижней левой группой переключателей. Для вывода результатов и их признаков использованы вольтметры. Верхнее положение переключателей и высокий уровень напряжения вольтметров (около 5 В) соответствуют логической единице, нижнее положение переключателей и низкий уровень напряжения вольтметров – логическому нулю.
В таблице 3.1 разными знаками показаны операции:
Операции
|
Пример
|
˅ – логическое сложение;
|
|
˄ – логическое умножение;
|
|
– сложение по модулю 2 (исключающее ИЛИ);
|
|
+ – арифметическое сложение;
|
|
- – арифметическое вычитание.
|
|
Логические операции с числами A и B выполняются поразрядно и не формируют признака переноса. Сигнал генерации переноса G формируется, если в результате выполнения операции получается число, большее, чем 11112=1510. Сигнал распространения переноса P вырабатывается, если осуществляются переносы между разрядами 0…3.
Таблица 3.1 – Операции, выполняемые АЛУ
Код операции
|
М = 1 Логические операции
|
М = 0, СN = 1 Арифметические операции
|
М = 0, СN = 0 Арифметические операции
|
S3
|
S2
|
S1
|
S0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
|
|
|
0
|
0
|
0
|
1
|
|
|
|
0
|
0
|
1
|
0
|
|
|
|
0
|
0
|
1
|
1
|
0
|
-1
|
0
|
0
|
1
|
0
|
0
|
|
|
|
0
|
1
|
0
|
1
|
|
|
+1
|
0
|
1
|
1
|
0
|
|
|
|
0
|
1
|
1
|
1
|
|
|
|
1
|
0
|
0
|
0
|
|
|
|
1
|
0
|
0
|
1
|
|
|
|
1
|
0
|
1
|
0
|
|
|
|
1
|
0
|
1
|
1
|
|
|
|
1
|
1
|
0
|
0
|
1
|
|
|
1
|
1
|
0
|
1
|
|
|
|
1
|
1
|
1
|
0
|
|
|
|
1
|
1
|
1
|
1
|
|
|
|
Достарыңызбен бөлісу: |