Проектирование электрической принципиальной схемы процессора для вычисления произведения двух чисел с плавающей запятой, страница 6

Функциональное обозначение

Маркировка

Назначение

Интересующие временные ограничения

Т1

TM8

Хранение исходных мантисс X и Y.

Тзад ло С = 17 нс

Тпред D ло С = 10 нс

Т2

TM8

ТЗ

TM9

Хранение порядков операндов

Т4-Т7

TM2

Для организации управляющих воздействий.

Тзад ло С = 18 нс

Тпред D ло С = 15 нс

СТ1

ИЕ7

Прибавляют единицу к обратным значениям мантисс

Тзад ло С = 30 нс

Тпред ло С = 20 нс

Тзад ло +1 = 19 нс

Тснятия С +1 = 20 нс

СТ2

ИЕ7

MS1

КП11А

Меняют знаки операндов, если множитель отрицательный.

Тзад ло D->Y = 12 нс

Т зад ло S = 22 нс

MS2

МS3

MS4

КП12

Выбирают слагаемые частичного произведения.

Тзад ло D->Y = 14 нс

Т зад ло S = 21 нс

MS5

ALU1

ИП3

Суммирование

Тсум 4Х4+CRU = 90 нс

ALU2

ALU3

Суммирование

Тсум 4Х4 = 26 нс

RG1

ИР13

Хранение и сдвиг множителя.

Тзад ло С = 22 нс

Тпред ло D = 15 нс

Тпред ло S = 15 нс

RG2

ТМ8+ЛИ1+ЛЕ4

Хранение и сдвиг результата.

Тзад ло С = 30 нс

Тзад ло R = 23 нс

CMP1,2

СП1

Сравнение тетрад порядка и | результата.

Тсрав равно = 40 нс

PROM

1608PT2

Хранение управляющих слов

Твыработки = 35 нс

6.1 Описание работы управляющей части автомата

Работа автомата начинается с приходом от внешнего устройства сигнала START. По нему обнулятся: триггеры Т4, Т5, Т6, Т7, счетчик адреса ( СТ2 ) и


регистр порядка ( RG2 ). Спад сигнала START разрешит увеличение значения счетчика на единицу. Адрес ХХ000000 из прошивки памяти надо пропустить, т, к. сигнал внешнего устройства не привязан к синхроимпульсу автомата возможно что слово из памяти не успеет верно организоваться. С изменением значения счетчика через 35нс адрес сформирует на выходах ПЗУ, входах триггера, хранящего управляющие воздействия, слово и со следующим синхроимпульсом с задержкой в 11нс, а для Y2 и Y7 в 24 нс ( 7нс время задержки для логики ), на операционном автомате появятся воздействия. С приходом следующего импульса и такими же задержками сформируется воздействие с адресом 000002.

В случае переполнения, если с выхода переноса Crn+1 ALUЗ поступит "1" изведется триггер Т6 тактирование, через логику запретитcz, регистр хранящий результат обнулитcя, выходные буферы ( BF2 ) откроются, внешнему устройству будет выдан бит переполнения, а автомат будет ожидать новой установки данных на вход и сигнала START.

Как говорилось выше, процесс состоит из двух частей. Разделяет их аппаратно Т5 ( пятый бит адреса), по сигналу Y2 взведется триггер и обнулится счетчик адреса.

Аналогично, триггер Т6 представляет собой флаг нормализации. В случае, если  нужна нормализация, взведется триггер на вход которого подается итог сравнения тетрад мантиссы результата.

По окончании процесса вычисления ( подано Y11 ) или переполнении результата взведется триггер Т7. На его выходе установится низкий логический уровень, который будет сигнализировать внешнему устройству об окончании счета и переведет выходные буферы из состояния 7 в рабочее состояние, а т. ж. запретит тактовые воздействия на вход увеличения счетчика адреса.

6.2 Описание работы алгоритмической части автомата

Через некоторое время после сигнала START с управляющего автомата на операционный начнут выдаться синхронно управляющие слова.

Операционный автомат начинает работу с загрузки данных из вне. Сигнал с управляющего автомата YО переводит группу входных буферов BF1 из Z-состояния и открывает их, с задержкой 25 нс данные появляются на выходе буферов и на входах первых триггеров ( tпред > 10нс ).

Фронтом сигнала YI с управляющего автомата в -триггеры D1, D2, D3 запишутся знак и число мантиссы X, мантиссы Y и порядки этих чисел. С задержкой в 17нс данные установятся на выходах, триггеров.

Триггеры собраны на базе микросхемы ТМ8. Она характерна тем, что имеет инвертированные выходы, т. е. на входах счетчиков установятся инвертированные значения, для получения значений мантисс в дополнительном коде к инвертированному числу надо прибавить единицу. Но аппаратно, высокий уровень со входа записи счетчика, должен быть убран за 20 нс до прихода фронта на вход