Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechncká Božetěchova 3, Olomouc Třída : M4 Školní rok : 2000 / 2001 ARITMETICKOLOGICKÁ JEDNOTKA III. Praktcká úloha z předmětu elektroncké počítače (EPO) Vypracoval : Tomáš MOŘKOVSKÝ Datum zadání : 12. 9. 2000 Datum odzkoušení : 7. 11. 2000 Datum odevzdání : 28. 11. 2000 Hodnocení :
III. Praktcká úloha z předmětu elektroncké počítače Zadání Navrhněte, sestavte a praktcky vyzkoušejte artmetckologckou jednotku, která bude zvládat tyto operace: a) logcký součn b) logcký součet c) artmetcký součet (včetně předchozího přenosu) Rozbor ALU (artmetckologcká jednotka) provádí artmetcko-logcké operace mez n- btovým vstupním slovy A a B, výsledkem je výstupní n-btové sérové slovo Z. ALU je schopna provádět 2 r operací, kde r je počet btů vstupního řídícího regstru. Schématcké znázornění běžné ALU: n DAT / Z ST. REG Ř R E G A L U Sběrnce DAT / A n DAT / B n Vysvětlení jednotlvých vstupů a výstupů běžné ALU: Označení Pops Ř. REG vstupní řídící regstr DAT / A datový vstup A DAT / B datový vstup B DAT / Z datový výstup Z ST. REG výstupní strojový regstr Tomáš Mořkovský, M4 Strana 2 ( celkem 2 )
III. Praktcká úloha z předmětu elektroncké počítače Tabulka funkcí běžné ALU: Budící p. ŘR 3 ŘR 2 ŘR 1 unkce Pops funkce 0 0 0 0 0 nulová funkce 1 0 1 0 Z A průchod 2 0 1 1 Z A & B logcký součn 3 1 0 0 Z A B logcký součet 4 1 0 1 Z Z 1 posun o 1 bt doprava 5 1 1 0 Z Z + 1 posun o 1 bt doleva 6 1 1 0 Z A + B artmetcký součet 6 1 1 0 T1 Z7 test na znaménko 6 1 1 0 T2 P test na přetečení 7 1 1 1 Z A B 1 ekvvalence Návrh 1. Volba výstupních funkcí a jejch adresace ve vstupním regstru Tabulka funkcí zadané ALU: Budící p. ŘR 3 ŘR 2 ŘR 1 unkce Pops funkce 0 0 0 0 Z A & B logcký součn 1 0 0 1 Z A B logcký součet 2 0 1 0 Z A + B + P -1 artmetcký součet 2 0 1 0 T 1 P přenos Z Rovnce funkce: [( R R R ) ( A B) ] [( R R R ) ( A B) ] [( R R R ) ( A + B + P )] [( R R R ) P ] & 1 1 A & B 2 A B A B P 3 + + 1 3 P P 2. Defnce daných funkcí tabulky logcký součn: logcký součet: B A Z B A Z 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 Tomáš Mořkovský, M4 Strana 3 ( celkem 3 )
III. Praktcká úloha z předmětu elektroncké počítače artmetcký součet: P -1 B A Z P 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 3. Mnmalzace funkcí a jejch převod na NAND funkce 1 - mnmalzovat nelze, NAND: 1 A & B funkce 2 - mnmalzovat nelze, NAND: 2 A & B funkce 3 a 3P - mnmalzace Karnaughovým mapam (na základě výsledků v tabulce funkce artmetckého součtu) funkce 3 funkce 3P 3 ( P B A ) ( P B A ) ( P B A ) ( P B A ) NAND: 3 P B A & P B A & P B A & P B A 3 P ( B A ) ( P A ) ( P B ) NAND: 3 P B A & P A & P B Tomáš Mořkovský, M4 Strana 4 ( celkem 4 )
III. Praktcká úloha z předmětu elektroncké počítače Schéma zapojení Tomáš Mořkovský, M4 Strana 5 ( celkem 5 )
III. Praktcká úloha z předmětu elektroncké počítače Rozpska použtých součástek a zapojení svorek: Rozpska: Ozn. Typ Poznámka IC1, IC2, IC3 7400 4x2 vstup NAND IC4 7410 3x3 vstup NAND IC5 7420 2x4 vstup NAND IC6 74151 8-vst. multplexor JP1 JP9 svorky zkoušecího pultu vz tabulka níže Svorky: Ozn. Zkratka Pops Realzace JP1 Ucc napájení ( + 5V ) napájecí svorka JP2 GND napájení ( 0 V ) napájecí svorka JP3 P(-1) vstup posl. přenosu přepínač log 0 a 1 JP4 B() 2. datový vstup přepínač log 0 a 1 JP5 A() 1. datový vstup přepínač log 0 a 1 JP6 Adr MX A adresový vstup MX přepínač log 0 a 1 JP7 Adr MX B adresový vstup MX přepínač log 0 a 1 JP8 Z() datový výstup logcká sonda JP9 P() přenos logcká sonda Závěr Schéma se nepatrně lší od návrhu v NAND (náhrada 3-vstupového hradla NAND třem 2-vstupovým), neboť touto záměnou využjeme zbylá 2-vstupová hradla a ušetříme tak jeden ntegrovaný obvod. Artmetcký součet je možné doplnt o kontrolu přetečení. K přetečení by došlo pouze v jednom případě: P -1 0, A 1, B 1. Dokonce an kombnace P -1 1, A 1, B 1 není klasfkována jako přetečení, neboť zároveň se přesouvá přenosový bt. Uvedený návrh bere na vědomí, že na závadu nebude stálé zaznamenávání přenosového btu. unkce tím není ovlvněna, pouze obsazuje místo jednoho btu výstupního regstru. Možno ošetřt přdáním dvou hradel AND nebo dvakrát dvou NAND sérově, která by násobla výstupní funkc č přenos s výstupem multplexoru - na daném vstupu pevně přpojena log. 1). Použté pomůcky sešt (CIT, EPO), nepájvé pole, součástky (4x IO, vodče), zkoušecí pult, DMM Metex, PC (MS Wn, MS Offce, MS Vso, Eagle 3.55, Electronc Workbench 4.1) Tomáš Mořkovský, M4 Strana 6 ( celkem 6 )