ξργ Μονάδα επεξεργασίας ξργ δδ δεδομένων Μονάδα ελέγχου

Transcript

1 ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Κεφάλαιο 3 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας ξργ

2 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας ξργ Μονάδα επεξεργασίας ξργ δδ δεδομένων Μονάδα ελέγχου

3 Μονάδα επεξεργασίας ξργ δεδομένων

4 Δομή Αριθμητικής Λογικής Μονάδας

5 Μονάδα πρόσθεσης και αφαίρεσης

6 Πόθ Πρόσθεση δυαδικών δ αριθμών χωρίς πρόσημο Πόθ Πρόσθεση δυαδικών δ αριθμών χωρίς πρόσημο Α = = 224 (10) Β = = 65 (10) S = = 33 (10)

7 Πόθ Πρόσθεση δυαδικών δ αριθμών σε παράσταση συμπληρώματος μ ως προς ρς 2 Πόθ Πρόσθεση δυαδικών δ αριθμών χωρίς πρόσημο Α = = 224 (10) Β = = 65 (10) S = = 33 (10) Πρόσθεση δυαδικών αριθμών σε παράσταση συμπληρώματος μ ως προς 2 Α = = -32 (10) Β = = 65 (10) S = = 33 (10)

8 Τιμή προσήμου και υπερχείλισης ως συνάρτηση των προσήμων των αριθμών που προστίθενται a ν-11 b ν-11 c ν-22 s ν-11 Υ ν 1 ν 1 ν 2 ν

9 Τιμή προσήμου και υπερχείλισης ως συνάρτηση των προσήμων των αριθμών που προστίθενται a ν-11 b ν-11 c ν-22 s ν-11 Υ ν 1 ν 1 ν 2 ν Υ = a ν-1 b ν-1 c ν-2 + a ν-1 b ν-1 c ν c = + + ν-1 a ν-1 b ν-1 a ν-1 c ν-2 b ν-1 c ν Υ = c ν-1 1 c ν

10 Υπολογισμός διεύθυνσης διακλάδωσης Πόθ Πρόσθεση περιεχομένου ΜΠ των 8 bit και Αριθμού Μετατόπισης ΜΠ = = 224 (10) ΑΜ = = 65 (10) S = = 33 (10) ΜΠ = = 33 (10)

11 Αθροιστής πρόβλεψης κρατούμενου ου των 4 δυαδικών ψηφίων

12 Αθροιστής δύο επιπέδων πρόβλεψης κρατούμενου των 16 δυαδικών δ ψηφίων

13 Μονάδα εκτέλεσης λογικών πράξεων

14 Λογικός σχεδιασμός 4 καταχωρητών με δύο πόρτες ανάγνωσης και μία εγγραφής I Δ Διεύθυνση-Α Διεύθυνση-Β Διεύθυνση-Δ Δ Α Β Αποκωδικοποιητής ηής Αποκωδικοποιητής ηής Αποκωδικοποιητής ηής Α Β Δ α 3 α 2 α 1 α 0 β 3 β 2 β 1 β 0 δ 3 δ 2 δ 1 δ 0 Γράψε CLK D Q D Q D Q δ... 0 α 0 β 0 Δάβ Διάβασε -ΑΑ Δάβ Διάβασε -ΒΒ Γράψε CLK δ 1 D Q D Q D Q... α 1 β 1 Διάβασε -ΑΑ Διάβασε -Β Γράψε CLK D Q D Q D Q δ 2... α 2... β2 β 2... Διάβασε -Α Διάβασε -ΒΒ Γράψε CLK D Q D Q D Q... δ... 3 α 3 β 3 Δάβ Διάβασε -ΑΑ Διάβασε -Β......

15 Λειτουργίες του ολισθητή ηή t 1 t 0 Πάξ Πράξη 00 Κυκλική ολίσθηση προς τα δεξιά δξά 01 Λογική ολίσθηση η προς τα αριστερά ρ 10 Λογική ολίσθηση η προς τα δεξιά 11 Αριθμητική ολίσθηση η προς τα δεξιά

16 Ολισθητής ηής των οκτώ δυαδικών δ ψηφίων υλοποιημένος με πολυπλέκτες λέ

17 Λογική ολίσθηση η προς τα δεξιά δξά κατά 5 θέσεις t 1 t 0 =10 και c 2 c 1 c 0 =

18 Λογική ολίσθηση η προς τα δεξιά δξά κατά 5 θέσεις t 1 t 0 =10 και c 2 c 1 c 0 =

19 Λογική ολίσθηση η προς τα δεξιά δξά κατά 5 θέσεις t 1 t 0 =10 και c 2 c 1 c 0 =

20 Πολλαπλασιασμός λ με χαρτί και μολύβι πολλαπλασιαστέος Α πολλαπλασιαστής λ Β = Β 3 Β 2 Β 1 Β Α Β Α 2 Β Α ΒΒ Α 2 2 ΒΒ Γ = Α Β

21 Πολλαπλασιασμός λ με χρήση ενδιάμεσων δά αθροισμάτων πολλαπλασιαστέος λ Α πολλαπλασιαστής Β = Β 3 Β 2 Β 1 Β Α ΒΒ Α 2 Β ημιάθροισμα μ Α 2 2 Β ημιάθροισμα μ Α 2 3 Β Γ = Α Β

22 Αριθμητική Λογική Μονάδα με τη δυνατότητα εκτέλεσης πολλαπλασιασμού λ

23 Αλγόριθμος εκτέλεσης της πράξης του πολλαπλασιασμού λ

24 Πολλαπλασιασμός λ με διαδοχικές δ προσθέσεις και ολισθήσεις: (1) επανάληψη λειτουργία Κ1 / Κ2 Κ3 0 Τοποθέτηση αρχικών τιμών ΛΣΨ(Κ1/Κ2)=0 ( ) όχι πρόσθεση Ολίσθησε το περιεχόμενο των Κ1/Κ2 κατά μία θέση προς ρς τα δεξιά ΛΣΨ(Κ1/Κ2)=1 ( ) 1 πρόσθεση Ολίσθησε το περιεχόμενο των Κ1/Κ κατά μία θέση προς ρς τα δξά δεξιά ΛΣΨ(Κ1/Κ2)=1 ( ) 1 πρόσθεση Ολίσθησε το περιεχόμενο των Κ1/Κ κατά μία θέση προς ρς τα δξά δεξιά ΛΣΨ(Κ1/Κ2)=0 ( / ) όχι πρόσθεση Ολίσθησε το περιεχόμενο των Κ1/Κ2 κατά μία θέση προς τα δεξιά ΛΣΨ(Κ1/Κ2)=0 όχι πρόσθεση Ολίσθησε το περιεχόμενο των Κ1/Κ2 κατά μία θέση προς τα δξά δεξιά

25 Πολλαπλασιασμός λ με διαδοχικές δ προσθέσεις και ολισθήσεις: (2) επανάληψη λειτουργία Κ1 / Κ2 Κ3 ΛΣΨ(Κ1/Κ2)=0 ( ) όχι πρόσθεση Ολίσθησε το περιεχόμενο των Κ1/Κ2 κατά μία θέση προς ρς τα δξά δεξιά ΛΣΨ(Κ1/Κ2)=1 1 πρόσθεση Ολίσθησε το περιεχόμενο των Κ1/Κ2/ κατά μία θέση προς τα δεξιά ΛΣΨ(Κ1/Κ2)=0 όχι πρόσθεση Ολίσθησε το περιεχόμενο των Κ1/Κ2 2 κατά μία θέση προς τα δεξιά ΛΣΨ(Κ1/Κ2)=0 ( ) όχι πρόσθεση Ολίσθησε το περιεχόμενο των Κ1/Κ2 κατά μία θέση προς ρς τα δξά δεξιά

26 Πολλαπλασιασμός λ με χρήση ενδιάμεσων δά αθροισμάτων πολλαπλασιαστέος λ Α πολλαπλασιαστής Β = Β 3 Β 2 Β 1 Β Α ΒΒ Α Β ημιάθροισμα μ Α Β ημιάθροισμα μ Α Β Γ = Α Β

27 Πολλαπλασιαστής λ δάδ διάδοσης κρατούμενου

28 Πολλαπλασιαστής λ δάδ διάδοσης κρατούμενου Πλήρης αθροιστής: c = a b + a c + b c i i i i i 1 i i 1 s = a b c + a b c + a b c + a b c i i i i 1 i i i 1 i i i 1 i i i 1 κρατούμενου εξόδου = καθυστέρηση η 2 πυλών αθροίσματος = καθυστέρηση 3 πυλών Ημιαθροιστής: c = a b κρατούμενου εξόδου = καθυστέρηση η 1 πύλης i i i s = a b b i i i αθροίσματος = καθυστέρηση η 2 πυλών

29 Πολλαπλασιαστής λ δάδ διάδοσης κρατούμενου καθυστέρηση η ΠΑ: κρατούμενου εξόδου =2πύλες αθροίσματος =3πύλες ς καθυστέρηση η ΗΑ: κρατούμενου εξόδου =1πύλη η αθροίσματος =2πύλες Τ δ =19 πύλες Τ δκ Τ δκ = t AND + t HAcarry +2 (ν-2) t 2) t t ΠΑcarry +(ν-1) t t ΠΑsum

30 Πολλαπλασιαστής λ δάδ διάδοσης κρατούμενου Τ δκ = t AND + t HAcarry +2 (ν-2) t 2) t t ΠΑcarry +(ν-1) t t ΠΑsum

31 Αθροιστής πρόβλεψης κρατούμενου των 4 δυαδικών δ ψηφίων Κθ Καθυστέρηση η =5πύλες

32 Πολλαπλασιαστής λ δάδ διάδοσης κρατούμενου καθυστέρηση η ΠΑ: κρατούμενου εξόδου =2πύλες αθροίσματος =3πύλες ς καθυστέρηση η ΗΑ: κρατούμενου εξόδου =1πύλη η αθροίσματος =2πύλες Τ δ =19 πύλες Τ δκ Κθ Καθυστέρηση η τελευταίας βαθμίδας =5πύλες

33 καθυστέρηση η ΠΑ: κρατ. εξόδου =2πύλες αθροίσματος =3πύλες ς Πολλαπλασιαστής λ διατήρησης ης κρατούμενου (1) Τ δκ =19 πύλες Τ =15 πύλες Τ διατ.κ καθυστέρηση η ΗΑ: κρατ. εξόδου =1πύλη, η αθροίσματος =2πύλες ς

34 Πολλαπλασιαστής λ διατήρησης ης κρατούμενου (2) Τ διατ.κ = t AND + (ν-2) t t ΠΑsum + t ΑΤΒ