В поле признака адресации 1 – прямая адресация, 0 – косвенная, при чем, заметим, что в формате SI мы не используем прямую адресацию, так как это обусловлено самим форматом, а все остальные функции, как то – переходы, возврат из подпрограммы, работа с прерываниями и т.п. обуславливаются наличием “0” во втором бите.

3.3. Таблица микрокоманд

Изначально указатель стека (SP) указывает на свободную ячейку памяти. Стек растет вниз.

ТI=0 – прерывание разрешено.

!R1 – указывает, что при методе косвенной адресации это выражение следует рассматривать как значение по адресу равному содержимому регистра R1, при этом при прямой адресации значение берется непосредственно из регистра R1.

3.4. Операционный автомат центрального управляющего устройства. 

Граф-схема командного цикла операционного автомата приведена на чертеже КП.062.020.1999 в приложении.

Рис.2. Операционный автомат ЦУУ

3.5. Командный цикл.

Задачей командного цикла является управление работой всего вычислительного устройства. Первым шагом является считывание операции из памяти, и модернизации счетчика команд на длину прочитанной операции. Затем если считанная операция предназначена для АЛУ, то в АЛУ передается код операции (КОП), а также во входные регистры АЛУ (А_АЛУ, В_АЛУ) заносятся необходимые операнды. После этого необходимо подать сигнал АЛУ на выполнение операции и ожидать окончания работы арифметико–логического устройства. Если же операция не принадлежит к числу операций АЛУ их выполняет устройство управления (УУ). Операциями АЛУ являются: + (сложение), – (вычитание), * (умножение), / (деление), &(конъюнкция) , v(дизъюнкция), Е(сложение по модулю 2). Устройство управления выполняет операции: JMP(безусловный переход), CALL(вызов подпрограммы), RET(выход из подпрограммы), :=(операция присваивания), (шесть условных переходов по флагам с, z, ov).

4. Проектирование арифметико-логического устройства

4. 1 Разработка алгоритмов арифметико-логических операций

Разрядность АЛУ 16 бит.

          Первый операнд находиться в регистре А, второй в регистре B, результат в регистре С. Разрядность А – 16 бит, В и С – 17. Считаем, что при умножении переполнения не происходит. Предполагаем, что имеем сумматор-вычитатель.

          Флаги АЛУ: Z – признак 0, C – перенос, OV – переполнение.

4. 1. 1 Алгоритм сложения-вычитания

Начало

КОП

B[0]:=щB[0]

A[0]=B[0]

A[0]

C[0]

C:=A+B

C:=A+щB+1

C:=B+щA+1 C[0]:=B[0]

C[0]:=A[0]

ПП:=1

Конец

Z:=0

С=0

1

0

Рисунок 3

4. 1. 2 Алгоритм произведения

          Для операции умножения в регистр A помещается множимое, в регистр B мнножитель, в регистре C произведение. Младшим считается 15 разряд.

Начало

C:=0 CЧ:=15

B[15]

B[1:15]:=R1(C[15].B[1:15]) C:=R1(0.C) СЧ:=СЧ-1

C:=С+1

C[0]:=1

C:=C+A[1:15]

СЧ=0

A[0]ЕB[0]

B[1]

Конец

Z:=0

С=0

1

0

A

A

Рисунок 4

4. 1. 3 Алгоритм деления

          При выполнении операции деления в регистр A содержит делимое, B делитель, C остаток (частное). Ниже приведен алгоритм деления целых чисел без восстановления остатка.

Начало

Конец

C:=A[1:15] A[1:15]:=B[2:16]

A=0

C:=С+щA[1:15]+1

C:=C+щA[1:15]+1

C:=B[1:15]

C:=C+A[1:15]

C[0]

СЧ=0

C[0]

A[0]ЕB[0]

B[16]

C:=L1(C.0) СЧ:=15 B[1:16]:=0

ПП:=1

B[1:16]:=L1(B[1:16].щC[0]) C:=L1(C.0) СЧ:=СЧ-1

C[0]:=1

C:=C+1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

0

1

Z:=0

С=0

1

0

A

A

Рисунок 5

4. 1. 4 Алгоритм логических операций

          Алгоритм логических операций AND, OR, XOR приведен на рисунке 6.

Рисунок 6

Начало

КОП

C:=AЪB

C:=A&B

C:=AЕB

Конец

Z:=0

С=0

1

0

4.2  Синтез I – автомата

В соответствии с методикой, изложенной в [3] получим:

Микрооперации используемые в микропрограммах +, -, /, * и логических операциях.

Разбиваем микрооперации на подмножества соответствующие внутренним словам ( регистрам).

Y_A={y₁₈};

Y_B={y₁,y₁₂, y₂₂, y₂₃};

Y_C={ y₂, y₃, y₅, y₆, y₇, y₉, y₁₁, y₁₃, y₁₅, y₁₆, y₁₇, y₁₉, y₂₀, y₂₄, y₂₅, y₂₆, y₂₇, y₂₈};

Y_СЧ={ y₁₀, y₁₄, y₂₁};

Y_ПП={y₄};

Y_Z={y₈};

          На полученных множествах выделяем классы эквивалентных микроопераций K_nj.

K_A,1={y₁₈};

K_B,1={y₁}; K_B,2={y₁₂}; K_B,3={y₂₂}; K_B,4={y₂₃};

K_C,1={y_2, y_3, y_6, y_11, y_15, y₁₉};K_C,2={ y_5, y_7, y₁₆};K_C,3={y₉}; K_C,4={y₂₄}; K_C,5={y₂₅}; K_C,6={y₂₆}; K_C,7={y₂₇}; K_C,8={y₂₈}; K_C,9={y₁₃}; K_C,10={y₁₇}; K_C,11={y₂₀}

K_СЧ,1={y₁₀}; K_СЧ,2={y₁₄}; K_СЧ,3={y₂₁}

K_ПП,1={y₄};

K_Z,1={y₈}

Для K_С1 составляем обобщенный оператор:

С:=А2+А1

где,   и

Соответственно и для этого класса строим обобщенный оператор ( в принципе присваивание как таковое можно и не выделять в отдельный класс, но тут изменяется только один бит регистра С, следовательно мы можем мультиплексировать операции работающие непосредственно с этим битом):

          C(0):=B₁

Схема синтезированного автомата представлена на рисунке Приложения 2.