Ознакомительная версия. Доступно 23 страниц из 113
Как я уже упоминал, выход 8-битной защелки исходного сумматора должен быть входом массива RAM «Данные». Так работает команда «Сохранить». Однако нам требуется внести еще одно изменение: изначально выход 8-битного сумматора — вход 8-битной защелки. Теперь для выполнения команды «Загрузить» выход массива «Данные» иногда должен соединяться со входом 8-битной защелки. Для этого необходим селектор двух линий на одну. Пересмотренная схема сумматора выглядит следующим образом.
На этой схеме еще чего-то не хватает, но она отображает все 8-битные потоки данных между различными компонентами. Шестнадцатибитный счетчик предоставляет адреса для двух массивов RAM. Выход массива «Данные» подключен ко входу 8-битного сумматора для выполнения команды «Сложить». Правда, ко входу 8-битной защелки может быть подключен либо выход массива «Данные» (в случае выполнения команды «Загрузить»), либо выход сумматора (в случае выполнения команды «Сложить»). В этой ситуации требуется селектор «2 на 1». Выходной сигнал защелки не только возвращается обратно в сумматор, но и подается на вход массива «Данные» для выполнения операции «Сохранить».
На схеме не хватает только контролирующих эти компоненты сигналов, которые называются управляющими; к ним относятся входы Clk и Clr 16-битного счетчика, входы Clk и Clr 8-битной защелки, вход W массива «Данные» и вход Sel селектора «2 на 1». Некоторые из этих сигналов, очевидно, будут основываться на выходе массива «Код». Например, вход Sel селектора «2 на 1» должен быть равен 0 (выбран выход «Данные» массива RAM), если выходной сигнал массива «Код» соответствует команде «Загрузить». Вход W массива «Данные» должен быть равен 1 только тогда, когда код соответствует команде «Сохранить». Эти управляющие сигналы могут генерироваться различными комбинациями логических вентилей.
Добавив несколько дополнительных компонентов и код новой команды, можем сделать так, чтобы наша схема вычитала число из значения, хранящегося в аккумуляторе. Первым делом нужно расширить таблицу кодов команд.
Операция
Код
Загрузить
10h
Сохранить
11h
Сложить
20h
Вычесть
21h
Остановить
FFh
Коды команд «Сложить» и «Вычесть» отличаются только младшим битом значения, который мы будем называть C0. Если значение кода команды равно 21h, то схема должна делать то же самое, что и в случае выполнения команды «Сложить», за исключением того, что данные из массива «Данные» инвертируются перед попаданием в сумматор, а для входа сумматора CI задается значение 1. Сигнал C0 может выполнять обе операции в обновленном сумматоре, дополненном инвертором.
Предположим, нам нужно сложить два числа: 56h и 2Ah, а затем из полученной суммы вычесть 38h. Это можно сделать, используя следующие коды и данные, хранящиеся в двух массивах RAM.
После выполнения операции «Загрузить» аккумулятор содержит значение 56h, после операции «Сложить» — сумму 56h и 2Ah, то есть 80h. Операция «Вычесть» приводит к инвертированию битов следующего значения в массиве «Данные» (38h). Инвертированное значение C7h прибавляется к 80h, при этом вход сумматора для переноса (CI) равен 1.
Результатом будет 48h (в десятичной системе счисления: 86 + 42 – 56 = 72).
Еще одной нерешенной проблемой остается недостаточная ширина канала данных сумматора и всех остальных подключенных к нему устройств. Ранее я предлагал удвоить количество 8-битных сумматоров (и всех остальных компонентов), чтобы получить 16-битные устройства.
Однако мы можем использовать гораздо менее дорогостоящее решение. Предположим, нужно сложить два 16-битных числа, например следующие.
Для получения суммы двух 16-битных чисел отдельно сложим их младшие байты (крайние справа).
А затем старшие (крайние слева).
В результате получится число 99D7h. Если мы сохраним два 16-битных числа в памяти, как показано на рисунке, результат D7h будет сохранен по адресу 0002h, а 99h — по адресу 0005h.
Разумеется, это будет работать не всегда. Такой метод подходит для сложения чисел, выбранных в качестве примера. Если нам требуется сложить числа 76ABh и 236Ch, при сложении двух младших байтов возникает перенос.
Этот перенос должен быть прибавлен к сумме двух старших байтов для получения окончательного результата — 9A17h.
Можем ли мы сделать так, чтобы наш сумматор корректно складывал два 16-битных числа? Да, для этого достаточно сохранить бит переноса, полученный от 8-битного сумматора при выполнении первой операции сложения, а затем подать этот бит на вход сумматора для переноса при следующем сложении. Как можно сохранить этот бит? С помощью однобитной защелки (на этот раз назовем ее защелкой для переноса).
Использование защелки для переноса требует еще одного кода команды — «Сложить с переносом». При сложении 8-битных чисел используется обычная команда «Сложить». На вход сумматора для переноса (CI) подается значение 0, а значение, возникающее на выходе для переноса (CO), сохраняется в защелке для переноса (хотя в его использовании вообще нет необходимости).
При суммировании двух 16-битных чисел используем обычную команду «Сложить» для сложения младших байтов. Вход сумматора CI равен 0, а значение выхода CO сохраняется в защелке для переноса. Для сложения двух старших байтов будем использовать новую команду «Сложить с переносом». В данном случае при сложении двух чисел на вход сумматора CI подается значение, сохраненное в защелке для переноса. Таким образом, если в результате первой операции сложения возник перенос, этот бит переноса используется при втором сложении. Если переноса не возникло, выходное значение защелки для переноса равно 0.
Ознакомительная версия. Доступно 23 страниц из 113
