3. Структурная схема алу
Структурная схема АЛУ строится в соответствии с общей последовательностью операции сложения. АЛУ имеет типовую структуру, представленную на рисунке 2.
Для выполнения каждого действия в операционном блоке АЛУ должны быть предусмотрены соответствующие узлы. Так для хранения исходных чисел (А и В) на время выполнения операции в состав АЛУ должны входить два регистра. Для сложения чисел в операционном блоке должен быть сумматор. Обычно сумматор выполняется в виде комбинационной схемы, поэтому для фиксации результата операции он должен иметь регистр сумматора.
Для определения признака результата должны использоваться схемы, которые объединяются в общую схему формирования признаков результата.
Соединив основные узлы операционного блока между собой информационными связями,
а также операционный блок и блок управления управляющими связями, получим структурную схему АЛУ, представленную на рисунке 2.
Шина данных
ОП
Регистр
А 
М Р
Блок управления
Схема анализа
Мантиссы на нуль
Сигнал
начала
операции
Регистр
В
Управляющие сигналы
М Р
Схема анализа порядкана нуль
Сигнал
готов-
Схепма округления
ности
ПК
ДК ПК ДК
Сумматор М Сумматор Р
Регистр сумматора
Схема формирования
признака результата
Признаки результата
Алгоритм сложения чисел в АЛУ
Алгоритм сложения составляется в соответствии с общей последовательностью сложения и структурной схемой АЛУ. Микропрограмма сложения чисел в АЛУ в виде схемы алгоритма представлена на рисунке 3. Здесь под микропрограммой понимается последовательность микроопераций. Микрооперация – элементарная операция, для управления которой достаточно одного управляющего сигнала.
Перед началом операции числа находятся в оперативной памяти. Если АЛУ не занято выполнением очередной операции, то блок управления находится в исходном состоянии и выдает сигнал готовности.
Блок управления начинает работу, если на него поступает код операции (оператор 1). В данном случае выполняется только одна операция, поэтому код операции является одновременно и сигналом начала операции.
Выполнение операции начинается с того, что числа А и В последовательно считываются из оперативной памяти и записываются в регистры РгА и РгВ (операторы 2 и 3).
Для сложения двух чисел с ПТ необходимо, чтобы их порядки были одинаковы. После извлечения чисел из ОП, вычисляется разность порядков dP (оператор 4). Если dP не равно 0, то необходимо выравнивание порядков (оператор 6). Для помещения чисел в сумматор, необходимо учитывать знак чисел, для представления их в соответствующем коде (прямой или дополнительный). Операторы 7, 8 и 9 выполняют эту функцию: Если А<0 и В<0, то оба числа отправляем в сумматор в дополнительном коде (ДК) – оператор 11. Если А<0, а B>0 то число В заносится в сумматор в прямом коде (ПК) – оператор 10. Если А>0,а В<0, то число А заносится в сумматор в ПК, а В в ДК – оператор 13. Если А>0 и B>0 то оба числа заносятся в сумматор в ПК – оператор 12. Оба числа поступают на входы сумматора одновременно, при этом на выходах сумматора формируется значение суммы, которое записывается в регистр сумматора.
После сложения необходимо провести нормализацию результата (оператор 14). Для уменьшения погрешности выполняем округление результата (оператор 15). Полученная сумма анализируется в схеме формирования признака результата (оператор 16). Если число отрицательное (оператор 17) то результат преобразовывается в ПК и записывается в ОП (операторы 18 и 19), если нет, то результат просто заносится в ОП (оператор 19).
Приведённая схема является упрощённой.
