3.2. Операционный блок ЭВМ

Схема операционного блока ЭВМ приведена на карте 6-2 (рис. 3.2). Нам уже знакомы следующие микросхемы: D1, D2, D3¹, D4, D10. Микросхемы D5, D6, D7, D8 точно такие же, как микросхема D8 карты 6.3. Микросхема D9 была изучена ранее на испытательном стенде для изучения элементов ЭВМ – это арифметико-логическое устройство К155ИП3. Таким образом, все микросхемы, обозначенные на операционном блоке  ЭВМ, нам уже знакомы.

При изучении операционного блока ЭВМ обращают внимание на то, что информация по общей шине  в разные моменты времени передается к разным узлам.

Задание. Сложить два числа 7h и Аh (буква H или h ставится в конце числа в шестнадцатиричной системе исчисления) с учетом и без учета переноса предыдущего разряда. Причем сами эти числа и код операции предварительно занести в ОЗУ. Результат выполнения операции также занести в ОЗУ.

ЭВМ производит операции с числами в двоичной системе исчисления. Представление адресов ячеек памяти в двоичной системе исчисления для человека неудобно, т.к. адрес имеет большое число нулей и единиц. Адреса ячеек памяти в ЭВМ задаются обычно в шестнадцатиричной системе счисления. Вспомним таблицу перевода четырехразрядных двоичных чисел в десятичную и шестнадцатиричную систему исчисления.

Многоразрядное двоичное число очень легко переводится в шестнадцатиричное. Для этого двоичное число разбивают на четверки (тэтрады), начиная справа налево, и каждую такую четверку заменяют шестнадцатиричной цифрой.

Рассмотрим последовательность действий при выполнении операции сложения двух четырехразрядных двоичных чисел 0111 и 1010 без учета переноса предыдущего разряда. Для удобства ввода информации переведем двоичные числа в шестнадцатиричную систему исчисления. Пусть коды программы хранятся в памяти, начиная с адреса 08h, первое слагаемое хранится в ячейке памяти 00h, второе – 01h, а результат операции сохраним в ячейке памяти 02h.

Арифметико-логическое устройство на микросхеме К155ИП3 может выполнить любую из 32 операций, определяемую комбинацией сигналов на входах S0, S1, S2, S3 (4 входа S) и входе М. Для выполнения операции арифметического сложения необходимо установить S3=1, S2=0, S1=0, S0=1 и M=0. M=0 зададим тумблером SA4, переведя его рукоятку в нижнее положение. Управляющие сигналы S записываются в регистр D7. Для операции  арифметического сложения в регистр D7 необходимо занести цифру 9h.

Для решения поставленной задачи занесем в ОЗУ необходимую информацию. В ячейку памяти 08h запишем цифру 9 (код операции арифметического

сложения). Процесс записи числа в ячейку памяти рассмотрен в параграфе 3.1. В ячейку памяти 00h занесем двоичное число 0111, а в ячейку памяти 01h – двоичное число 1010.

В ЭВМ при выполнении программы информация из ОЗУ переносится в регистры процессора. Рассмотрим процесс переноса информации из  ОЗУ (микросхема D4), например, в регистр D6. Для записи информации в четырехразрядный регистр D6 на его вход С необходимо подать синхронизирующий импульс. Провод от вывода С микросхемы D6 входит в общий жгут проводов под номером 2. Провод под этим номером подходит к выводу 1 микросхемы D1 и к резистору, подключенному  к светодиоду HL3. Для подачи синхронизирующего импульса на вход С микросхемы D6 необходимо тумблерами SA1-SA3 набрать единицу и нажать на кнопку SB3. Чтобы на четырех входах D микросхемы D6 в момент подачи синхронизирующего импульса присутствовала информации с нужной ячейки памяти ОЗУ, необходимо нажать кнопку SB2, и удерживать ее во время действия синхронизирующего импульса. Последовательность нажатия кнопок должна быть следующей: нажимается кнопка SB2, а затем SB3, отпускаются кнопки в обратной последовательности, сначала SB3, а затем SB2. В регистр D8 предварительно заносится адрес ячейки памяти ОЗУ.

При выполнении операции арифметического сложения без учета переноса из предыдущих разрядов рукоятку тумблера SA5 необходимо установить в верхнее положение (логическая единица), т.к. входной перенос в микросхеме К155ИП3 представлен инверсным кодом. Светодиод HL9 на карте 6-2 стенда ОАиВТ регистрирует выходной перенос в режиме положительной логики.

Результат операции, выполненной АЛУ, будет присутствовать на 4-ех информационных входах счетчика D10. Для передачи информации на четыре выхода счетчика D10 необходимо на вход V этого счетчика подать импульс, с этой целью тумблерами SA1- SA2 набирают 5 и нажимают кнопку SB3. Информация с выходов счетчика D10 через четыре мультиплексора микросхемы D2 поступает на информационные входы микросхем D4 – D8, а также на преобразователь двоичного кода  (микросхема D3¹) в код семисегментного индикатора HG1.

Для записи результата операции сложения в ОЗУ необходимо в регистр D8 занести адрес ячейки памяти, в рассматриваемом примере 02h, затем переслать информацию с выходов АЛУ на выходы счетчика, тумблерами SA1- SA3 набрать 6 и нажать на кнопку SB3.