Реферат: Анализ операций умножения и деления в конкретной модели АЛУ

Экспоненциальная логика предполагает знаковые операнды и поддерживает блочную плавающую точку, которая тоже базируется на формате дополнения до двух.

АЛУ

Арифметико-логическое устройство обеспечивает стандартный набор арифметических и логических операций. Также имеется два примитива деления, которые позволяют реализовывать многоцикловое деление.

Структура АЛУ

На рисунке 7 показана блок-схема АЛУ.

АЛУ имеет три 16-битных регистра, доступных для программиста : X,Y -регистры операндов, а R - регистр результата. АЛУ использует входной сигнал переноса ( CI ), который означает бит переноса в регистре арифметического состояния ( ASTAT ). АЛУ генерирует шесть статусных сигналов :

• результат 0 ( AZ )

• отрицательный ( AN )

• перенос ( AC )

• переполнение результата ( AV )

• знак (AS )

  

• состояние частного ( AQ )

В конце цикла все сигналы арифметического статуса изменяют состояния соответствующих битов в регистре арифметического статуса ( ASTAT ).

Входной порт X может принимать данные из двух источников : из блока регистров АХ или с шины результата. Шина результатов ( R ) соединяет выходные регистры всех вычислительных устройств, позволяя им быть непосредственно операндами инструкций. Блок регистров АХ состоит из двух регистров : АХ0 и АХ1. Эти регистры читаемы и могут быть записаны через шину DMD. Выход блока регистров АХ таков, что один из них может

???????????? ??????? ??? ???, ? ?? ?????, ??? ?????? ????? ???????????? ? ?????? ????? ???? DMD.

Входной порт Y также может принимать данные из двух источников : из набора регистров АY или из регистра обратной связи AF. Блок регистров AY состоит из двух регистров AY0 и AY1. Эти регистры читаемы и могут быть записаны через шину DMD, а также могут быть записаны через шину PMD. Выход блока регистров AY совпадает по своим возможностям с блоком регистров АХ.

Результат работы АЛУ загружается либо в регистр обратной связи AF, либо в регистр результата AR. Регистр обратной связи - внутренний регистр АЛУ, который позволяет использовать результат непосредственно, как операнд Y. Регистр результата AR может записываться как на шину DMD, так и на шину результатов. Он также непосредственно загружаем с шины DMD.

Набор инструкций позволяет осуществить чтение этих регистров с шины PMD, но при этом нужно использовать устройство обмена между DMD-PMD шинами.

Любые регистры, связанные с АЛУ могут как читаться, так и писаться в одном цикле. Регистры читаются в начале цикла и записываются в конце. Новое значение, записанное в регистр, не может быть считано до начала следующего цикла.

АЛУ содержит два набора регистров AR, AF, АХО, АХ1, AYО, AY1. В каждый момент времени домен лишь один набор. Дополнительный набор регистров может быть сделан активным (например, при обработке прерывания) для очень быстрого переключения контекстов. Новая задача, такая, как обработка прерывания, может быть выполнена без запоминания текущего состояния регистров АЛУ.

Выбор первичного или вторичного набора регистров контролируется битом 0 в регистре режима и статуса процессора (MSTAT). Если этот бит нулевой, используется первичный набор, если же он единица, то используется вторичный набор регистров.

Стандартные функции

Вот список стандартных функций АЛУ:

R=X+Y	сложение Х и Y
R=X+Y+Cl	сложение Х и Y с переносом
R=X – Y	вычесть Y из Х
R=X – Y – Cl – 1	вычесть Y из Х с заемом
R=Y – Х	вычесть Х из Y
К=Y – X – Cl – 1	вычесть Х из Y с заемом
R= – X	арифметическое отрицание Х
R= – Y	арифметическое отрицание Y
R=Y+1	инкремент Y
R=Y – 1	декремент Y
R=PASS Х	результат равен операнду Х
R=PASS Y	результат равен операнду Y
R=O (PASS 0)	очистить результат
R=ABS Х	результат равен абсолютному значению Х
R=X AND Y	логическое и (AND) Х и Y
R=X OR У	логическое или (OR) Х и У
R=X XOR У	исключающее логическое или (XOR) Х и У
R=NOT Х	логическое отрицание Х
R=NOT Y	логическое отрицание У

Для обработки чисел с повышенной точностью предусмотрен сигнал переноса и флаг переноса (AC). Операция сложения с переносом (+Cl) предназначена для сложения "верхних" частей чисел с повышенной точностью. Вычитание с заемом (+CI-1) предназначено для вычитания "верхних" частей чисел с повышенной четностью.

Режим “насыщения” и “защелки”

Регистр AR имеет режим работы когда он автоматически устанавливается в максимальное положительное или максимальное отрицательное число при возникновении переполнения Этот режим включается установкой бита 3 в регистре режима и статуса процессора (MSTAT) . При включенном режиме насыщения, значение, получаемое в АR, зависит от флагов переноса и переполнения, сгенерированных АЛУ в текущем цикле. Ниже приведена таблица, показывающая содержимое AR в зависимости от флагов при включенном режиме насыщения.

Реализация режима насыщения существенно отличается от таковой в МАС-е, где режим насыщения указывается в самой инструкции.

Регистр АF не подчиняется режиму насыщения, поэтому если результатом операции, является регистр АF, произойдет циклический переход, но флаги отразят тот факт, что результат был насыщен.

Режим "защелки" переполнения АLU, разрешаемый битом 2 в регистре режима и статуса процессора (MSTAT), приводит к тому, что флаг переполнения АV остается поднятым после переполнения, несмотря на то, что последующие инструкции могут не генерировать переполнения. В этом режиме флаг АV может быть очищен только прямой записью нуля через шину DMD.

Деление

Функция деления реализуется дополнительной сдвиговой логикой, не показанной на рисунке 7. Деление достигается с помощью двух примитивов деления. Они используются для получения невосстанавливаемого условного алгоритма делением, использующего сложения и вычитания. Деление может быть знаковым и беззнаковым; однако, делитель и делимое должны быть одинакового типа.

Деление с одинарной точностью, с 32-битным делимым и 16-битным делителем, дающее 16-битное частное, выполняется за 16 циклов. Также могут быть вычислены частные меньшей и большей разрядности. Делитель может содержаться в АХ0, АХ1 или любом из R регистров. Старшая часть знакового делимого может содержаться в АY1 или AF. Старшая часть беззнакового делимого может содержаться только в AF. Младшая часть делимого должна быть в АY0. После завершения операции деления частное находится в AY0.