Арифметико-логическое устройство

Рассмортим функциональные узлы процессора на примере модели 8086, см. рис. 2.2.

Центральный процессор (CPU) 8086 имеет четыре 16-битных регистра общего назначения AX, BX, CX, DX, четыре регистра-указателя SI, DI, BP и SP, четыре регистра сегментов CS, DS, ES, SS, один 16-битовый регистр флагов FLAGS и указатель программ IP, см. рис. 2.2. На рис. 2.3 показана структурная схема процессора 80286.

Структура АЛУ представлена на рис. 2.4. Исходные данные (операнды) по командам устройства управления (УУ) считываются из ОЗУ в регистры первого и второго операндов (линия связи 1 - (ЛС1) на рис. 2.4 показаны только цифры).

Из УУ в блок управления АЛУ поступает команда на выполнение той или иной операции (ЛС2), которая передается им в операционную часть (ЛС 3).

В соответствии с этой командой операционная часть выполняет нужное действие с данными, которые выбираются из регистров первого и второго операндов (ЛС6). Результат заносится в регистр результата (ЛС4), откуда – в ОЗУ (ЛС5).

Рис. 2.2. Структура процессора i8086

Рис. 2.3. Структура МП 80286

Структура регистров АЛУ, куда помещаются исходные и результирующие данные, а также размер регистров (число двоичных разрядов) формируют понятие разрядной сетки.

Рис. 2.4. Схема арифметико-логического устройства процессора

По способу действия над операндами АЛУ делятся на последовательные и параллельные. В последовательных АЛУ операнды представляются в последовательном коде, а операции производятся последовательно во времени над их отдельными разрядами. В параллельных АЛУ операнды представляются параллельным кодом, а операции совершаются параллельно во времени над всеми разрядами операндов.

По способу представления чисел различают АЛУ:

· для чисел с фиксированной точкой;

· для чисел с плавающей точкой;

· для десятичных чисел.

По характеру использования элементов и узлов АЛУ делятся на блочные и многофункциональные. В блочном АЛУ операции над числами с фиксированной и плавающей точкой, десятичными числами и алфавитно-цифровыми полями выполняются в отдельных блоках, при этом повышается скорость работы, так как блоки могут параллельно выполнять соответствующие операции, но значительно возрастают на затраты оборудование. В многофункциональных АЛУ операции для всех форм представления чисел выполняются одними и теми же схемами, которые коммутируются нужным образом в зависимости от требуемого режима работы.

При выполнении операции сложения в АЛУ положительные слагаемые представляются в прямом коде, а отрицательные - в дополнительном (см. главу 3). Производится сложение двоичных кодов, включая разряды знаков. Если при этом возникает перенос из знакового разряда суммы при отсутствии переноса в этот разряд, или перенос в знаковый разряд при отсутствии переноса из разряда знака, то имеется переполнение разрядной сетки соответственно при отрицательной и положительной суммах. Если нет переносов из знакового разряда и в знаковый разряд суммы или есть оба эти переноса, то переполнения нет и при нуле в знаковом разряде сумма положительна и представлена в прямом коде, а при 1 в знаковом разряде сумма отрицательна и представлена в дополнительном коде.

АЛУ может оперировать четырьмя типами информационных объектов: булевскими (1 бит), цифровыми (4 бита), байтными (8 бит) и адресными (16 бит). В АЛУ выполняется 51 различная операция пересылки или преобразования этих данных. Так как используется 11 режимов адресации (7 для данных и 4 для адресов), то путем комбинирования "операция/ режим адресации" базовое число команд 111 расширяется до 255 из 256 возможных при однобайтном коде операции.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: