1 Опис арифметико – логічного пристрою
Арифметико-логічний пристрій (АЛП) - центральна частина процесора, виконує арифметичні і логічні операції.
АЛУ реалізує важливу частину процесу обробки даних. Вона полягає у виконанні набору простих операцій. Операції АЛУ підрозділяються на три основні категорії: арифметичні, логічні та операції над бітами. Арифметичною операцією називають процедуру обробки даних, аргументи і результат якої є числами (додавання, віднімання, множення, ділення ...). Логічною операцією іменують процедуру, яка здійснює побудову складного висловлювання (операції І, АБО, НЕ ...). Операції над бітами зазвичай мають на увазі зрушення.
АЛУ складається з регістрів, суматора з відповідними логічними схемами і елементу управління виконуваним процесом. Пристрій працює відповідно до повідомляються йому іменами (кодами) операцій, які при пересиланні даних потрібно виконати над змінними, поміщається в регістри.
Арифметико-логічний пристрій функціонально можна розділити на дві частини:
а) мікропрограмний пристрій ( пристрій управління ), що задає послідовність мікрокоманд (команд);
б) операційний пристрій (АЛП), в якому реалізується задана послідовність мікрокоманд (команд).
Рис. 1 - Структурна схема АЛП
Структурна схема АЛП і його зв'язок з іншими блоками машини показані на малюнку 1. До складу АЛУ входять регістри Рг1 - Рг7, в яких обробляється інформація, яка надходить з оперативної чи пасивної пам'яті N1, N2, ... NS; логічні схеми, що реалізують обробку слів по мікрокоманда, що надходять з пристрою керування.
Закон переробки інформації задає мікропрограма, яка записується у вигляді послідовності мікрокоманд A1, A2, ..., Аn-1, An. При цьому розрізняють два види мікрокоманд: зовнішні, тобто такі мікрокоманд, які надходять в АЛУ від зовнішніх джерел і викликають у ньому ті чи інші перетворення інформації (на рис. 1 мікрокоманд A1, A2, ..., Аn), та внутрішні, які генеруються в АЛУ і впливають на микропрограммное пристрій, змінюючи природний порядок проходження мікрокоманд. Наприклад, АЛУ може генерувати ознаки залежно від результату обчислень: ознака переповнення, ознака негативного числа, ознака рівності 0 всіх розрядів числа ін. На рис. 1 ці мікрокоманд позначені р1, p2, ..., рm.
Результати обчислень з АЛУ передаються по кодовою шинам записи в1, в2, ..., уs, в ОЗП. Функції регістрів, що входять в АЛУ: Рг1 - регістр (або суматори) - основний регістр АЛП, в якому утворюється результат обчислень; Рг2, РгЗ - регістри доданків, співмножників, діленого або дільника (залежно від виконуваної операції); Рг4 - адресний регістр (або адресні регістри), призначений для запам'ятовування (іноді й формування) адреси операндов і результату; РДБ - k індексних регістрів, вміст яких використовується для формування адрес; Рг7 - i допоміжних регістрів, які за бажанням програміста можуть бути акумуляторами, індексними регістрами або використовуватися для запам'ятовування проміжних результатів.
Частину операційних регістрів є програмно-доступної, тобто вони можуть бути адресовані в команді для виконання операцій з їх вмістом. До них відносяться: суматор, індексні регістри, деякі допоміжні регістри.
Інші регістри програмно-недоступні, так як вони не можуть бути адресовані в програмі. Операційні пристрої можна класифікувати по виду оброблюваної інформації, за способом обробки інформації та логічного структурі.
АЛУ може оперувати чотирма типами інформаційних об'єктів: Булевського (1 біт), цифровими (4 біта), байтними (8 біт) і адресними (16 біт). В АЛП виконується не стільки різних операцій пересилки або перетворення цих даних. Так як використовується 11 режимів адресації (7 для даних і 4 для адрес), то шляхом комбінування "операція / режим адресації" базове число команд 111 розширюється до 255 з 256 можливих при однобайтном коді операції.