Transcript Rapid Development of Dependable Mobile Applications

Department of Computer and IT Engineering
University of Kurdistan
Computer Architecture
Register Transfer Language (RTL)
By: Dr. Alireza Abdollahpouri
‫اجزا يک کامپيوتر ديجيتال‬
‫‪Digital Components -1‬‬
‫يک سيستم ديجيتال از اجزايي نظير رجيستر ‪ ,‬ديکودر ‪ ,‬اجزاء محاسباتي و منطق کنترل تشکيل مي شود‬
‫‪Data and Control Path -2‬‬
‫اين اجزا توسط مسيرهاي داده و کنترل به هم مرتبط مي شوند‬
‫مشخصه هاي يک کامپيوتر ديجيتال‪:‬‬
‫يک کامپيوتر ديجيتال توسط رجيسترها و عملياتي که روي داده ذخيره شده در آن قابل انجام است شناخته ميشود ‪.‬‬
‫‪: Micro Operation‬‬
‫به عملياتي گفته مي شود که روي داده هاي ذخيره شده روي رجيسترها انجام ميشوند مانند ‪Shift , Load :‬‬
‫‪, Clear , Inc ,Dec‬‬
‫‪2‬‬
‫زبان انتقال رجيستر‬
‫) ‪RTL ( Register Transfer language‬‬
‫براي مشخص کردن يک کامپيوتر بايد موارد زير تعيين شوند ‪:‬‬
‫‪ -1‬مجموعه رجيسترهاي آن و توانايي هاي هر رجيستر‬
‫‪ -2‬دنباله ميکرواپريشن هاي قابل اجرا بر روي اطالعات ذخيره شده در هر رجيستر‬
‫‪ -3‬شرط کنترلي که باعث انجام مجموعه اي متوالي از ميکرواپريشن ها مي شود‪.‬‬
‫زبان انتقال رجيستر ‪: RTL‬‬
‫براي سهولت در توصيف دنباله اي از عملوندها و نقل و انتقال داده بين رجيسترها از‬
‫سيستم نمايش ويژه اي به اسم ‪ RTL‬استفاده ميشود ‪ .‬استفاده از ‪ RTL‬سبب‬
‫سهولت توصيف عملکرد کامپيوتر و راحتي کار طراحي آن ميگردد ‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫يک ‪ RTL‬ساده‬
‫اسامي رجيسترها ‪:‬‬
‫اسامي رجيسترها با حروف بزرگ که معموال ساده شده کار رجيستر است مشخص ميشوند ‪.‬نظير‪:‬‬
‫‪MAR=Memory Address Register‬‬
‫‪PC= Program Counter‬‬
‫‪IR= Instruction Register‬‬
‫)رجيستر شماره ‪R1=(1‬‬
‫نمايش رجيسترها ‪:‬‬
‫براي نمايش يک رجيستر از يک مستطيل استفاده ميشود که نام‬
‫رجيستر در وسط آن نوشته ميشود‬
‫‪PC‬‬
‫نمايش بيت ها ‪:‬‬
‫بيت هاي يک رجيستر ‪ n‬بيتي از ‪( 0‬سمت راست) تا ‪( n-1‬سمت چپ‬
‫ترين بيت) شماره گذاري ميشوند‬
‫گاهي يک رجيستر ‪ 16‬بيتي به ‪ 2‬بايت کم ارزش و پر‬
‫ارزش بصورت زير تقسيم ميشود‬
‫از پرانتز و شماره بر اي مشخص کردن يک قسمت‬
‫از رجيستر استفاده ميشود‬
‫‪4‬‬
‫‪76543210‬‬
‫‪7‬‬
‫‪0‬‬
‫)‪PC(L‬‬
‫‪15‬‬
‫‪8‬‬
‫)‪PC(H‬‬
‫)‪PC(H)= PC(8-15‬‬
‫) ‪PC(L)= PC( 0-7‬‬
‫نمايش انتقال داده بين رجيسترها‬
‫انتقال اطالعات يک رجيستر به ديگري بضورت زير نمايش داده ميشود‪:‬‬
‫‪R2‬‬
‫‪R1‬‬
‫عبارت فوق نشان دهنده انتقال محتويات رجيستر ‪ R1‬به رجيستر ‪ R2‬است ‪.‬محتوي ‪ R1‬بدون‬
‫تغييرباقي مي ماند ولي محتوي ‪ R2‬برابر با محتوي ‪ R1‬ميشود‪.‬‬
‫الزمه سخت افزاري انتقال ‪:‬‬
‫‪ -1‬موجود بودن مسيري از خروجي ‪ R1‬به ‪R2‬‬
‫‪ -2‬رجيستر‪ R2‬بايد قابليت بارکردن موازي (‪ )Parallel Load‬داشته باشد ‪.‬‬
‫‪5‬‬
‫تابع کنترلي‬
‫شرط انتقال ‪:‬‬
‫گاهي اوقات انتقال فقط بايد در صورت تحقق يک شرط کنترلي خاص انجام شود نظير‬
‫عبارت ‪:‬‬
‫)‪If (P=1) ( then (R2 R1‬‬
‫تابع کنترلي ‪:‬‬
‫يک عبارت بولي است که مقدار صفر يا يک دارد اين‬
‫تابع بصورت زير در عبارت ميکرواپريشن گنجانيده‬
‫ميشود‬
‫‪CLK‬‬
‫‪Load‬‬
‫‪R2‬‬
‫‪6‬‬
‫‪P‬‬
‫‪Control‬‬
‫‪Circuit‬‬
‫‪n‬‬
‫‪R1‬‬
‫‪P: R2  R1‬‬
‫زمان بندي‬
‫مدار كنترل در زمان ‪ t‬سيگنال‬
‫‪ P‬را فعال ميكند لذا وقتي كالك‬
‫‪ t+1‬به وقوع ميپيوندد با ‪P‬‬
‫فعال روبرو شده و باعث انتقال‬
‫‪ R1‬به ‪ R2‬ميشود‪.‬‬
‫‪t+1‬‬
‫‪t‬‬
‫‪Clk‬‬
‫)‪Load (P‬‬
‫عمل انتقال در اين زمان اتقاق مي افتد‬
‫اين انتقال در لبه كالك ‪ t+1‬اتفاق مي افتد‪ .‬اگر ‪ P‬بيش از يك ‪ Clk‬فعال‬
‫باشد عمل انتقال در ساير كالك ها هم اتفاق خواهد افتاد‪.‬‬
‫فعال بودن به لبه باعث ميشود تا بتوان عمل را در يك كالك پالس انجام داد‪.‬‬
‫‪R2‬‬
‫‪7‬‬
‫‪R1‬‬
‫‪R1‬‬
‫‪T: R2‬‬
‫انتقال از طريق گذرگاه (‪) Bus‬‬
‫‪‬‬
‫در يک کامپيوتر تعداد زيادي رجيستر وجود دارد که همه آنها بايد به‬
‫نوعي به هم متصل شوند براي سهولت در اتصال از ‪ Bus‬استفاده مي‬
‫شود‪.‬‬
‫‪ Bus‬به مجموعه اي از خطوط مشترک اتالق ميشود که با داشتن ‪n‬‬
‫خط مي توانند اطالعات رجيسترهاي ‪ n‬بيتي را به طور همزمان منتقل‬
‫کنند ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫براي پياده سازي ‪ Bus‬از دو طريق استفاده مي شود ‪:‬‬
‫مالتي پلکسرها‬
‫گيت هاي با خروجي ‪ 3‬حالته‬
‫‪‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪8‬‬
‫‪ Bus‬با استفاده از‪MUX‬‬
‫‪3 2 1 0‬‬
‫‪4x1‬‬
‫‪MUX‬‬
‫‪Reg Selected‬‬
‫‪4x1‬‬
‫‪MUX‬‬
‫‪S0 S1‬‬
‫‪A‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪B‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪C‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪D‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪A‬‬
‫‪B‬‬
‫‪4x1‬‬
‫‪MUX‬‬
‫‪C‬‬
‫‪4x1‬‬
‫‪MUX‬‬
‫‪S0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪S1‬‬
‫‪D‬‬
‫‪4 line Bus‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪S1 S0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫تعداد ‪MUX‬ها ‪ :‬به تعداد بيتهاي رجيسترها ( ‪ Mux 0‬بيت صفر تمام رجيسترها را روي ‪ bus‬قرار ميدهد و ‪) ...‬‬
‫تعداد ورودي ‪ MUX‬ها ‪ :‬به تعداد رجيسترها‬
‫‪9‬‬
‫انتقال از طريق ‪BUS‬‬
‫‪‬‬
‫معموال ورودي همه رجيسترهاي مقصد به ‪ BUS‬متصل ميباشند ‪.‬از اينرو کافيست‬
‫‪ S1S0‬بنحوي انتخاب شود که خروجي رجيستر روي ‪ BUS‬قرار گيرد ‪.‬همزمان ورودي‬
‫‪ Load‬رجيستر مقصد نيز فعال شود تا داده از مبدا به مقصد انتقال يابد ‪.‬براي مثال‬
‫براي انتقال رجيستر ‪ A‬به رجيستر ‪ B‬از طريق باس به ترتيب زير عمل ميشود‪:‬‬
‫‪‬‬
‫در صورتي که وجود ‪ BUS‬را بصورت ضمني قبول کنيم بصورت ساده مي نويسيم‪:‬‬
‫‪, B  Bus‬‬
‫‪BUS  A‬‬
‫‪BA‬‬
‫‪10‬‬
‫پياده سازي ‪ Bus‬با استفاده از گيتهاي ‪ 3‬حالته ‪TriState BUffer :‬‬
‫‪‬‬
‫گيت سه حالته ‪ :‬مداري است که خروجي آن عالوه بر ‪ 2‬حالت صفر و يک مي‬
‫تواند دروضعيت سومي قرار گيرد که اصطالحا حالت امپدانس باال ناميده شده‬
‫و در اين حالت خروجي گيت بصورت مدار باز عمل ميکند يعني نه به صفر‬
‫وصل است نه به يک ‪.‬‬
‫‪Output Y‬‬
‫يك بافر ‪ 3‬حالته و عملكرد آن‬
‫‪11‬‬
‫‪c=1‬‬
‫‪Y=A‬‬
‫‪c=Ø‬‬
‫‪Y=High Impedance‬‬
‫‪Input A‬‬
‫‪Control C‬‬
‫پياده سازي ‪ Bus‬با استفاده از گيتهاي ‪ 3‬حالته ‪TriState BUffer :‬‬
‫‪‬‬
‫استفاده از گيتهاي سه حالته سبب ميشود تا‬
‫بتوان يک ‪ Bus‬را براحتي از طريق اتصال‬
‫خروجي رجيسترهاي سه حالته و يا استفاده‬
‫از يک بافر سه حالته بوجود آورد‬
‫‪‬‬
‫فقط بايد مواظب بود که در هر لحظه فقط يکي‬
‫از گيت هاي سه حالته فعال باشد اين اطمينان‬
‫با استفاده از يک ‪ Decoder‬حاصل ميشود‬
‫‪Bus line for bit 0‬‬
‫‪A0‬‬
‫‪B0‬‬
‫‪C0‬‬
‫‪D0‬‬
‫‪S0‬‬
‫‪2x4‬‬
‫‪S1‬‬
‫‪Decoder‬‬
‫‪Enable‬‬
‫‪12‬‬
‫انواع ميکرو اپريشن‬
‫ميکرواپريشن هاي متداول پياده سازي شده در کامپيوتر هاي ديجيتال عبارتند از‪:‬‬
‫‪‬‬
‫انتقال رجيستر ‪ :‬اطالعات را از يک رجيستر به ديگري منتقل مي کنند‪.‬‬
‫محاسباتي ‪ :‬عمليات محاسباتي را روي داده ذخيره شده در رجيسترها انجام ميدهند‪.‬‬
‫منطقي ‪ :‬عمليات دستکاري روي بيت هاي رجيستر را انجام مي دهد‪.‬‬
‫‪ : Shift‬عمل شيفت را روي داده ذخيره شده روي رجيسترها انجام مي دهند ‪.‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪13‬‬
‫انتقال حافظه‬
‫دو رجيستر در کار با حافظه دخيل هستند‪DR ، AR :‬‬
‫عمل خواندن حافظه ‪Read :‬‬
‫براي خواندن از يک محل مشخص از حافظه بايد آدرس آن محل مشخص شده در‬
‫رجيستر خاصي به نام ‪ Address Register‬نوشته شود‪ .‬داده خوانده شده‬
‫از حافظه نيز در رجيستر ‪ DR‬نوشته مي شود ‪.‬‬
‫عمل نوشتن درحافظه ‪Write :‬‬
‫‪ ‬آدرس محل مورد نظر در ‪ AR‬ريخته ميشود ‪.‬اين محل حافظه بصورت‬
‫]‪M[AR‬نشان داده ميشود ‪.‬داده مورد نظر ميتواند در هر يک از رجيسترها‬
‫قرار داشته باشد‪.‬‬
‫‪ ‬ميکرو اپريشن هاي مربوطه بصورت زير خواهند بود‪:‬‬
‫‪Reed :DR  M AR‬‬
‫‪Write :M AR  R1‬‬
‫‪14‬‬
‫ميکرواپريشن هاي محاسباتي‬
‫‪‬‬
‫ميکرو اپريشن هاي محاسباتي اصلي عبارتند از‪:‬‬
‫جمع ‪ ،‬تفريق ‪ ،‬افزايش ‪ ،‬کاهش و شيفت‬
‫‪ ‬ميکرواپريشن جمع ‪:‬‬
‫‪ ‬بصورت روبرو نشان داده ميشود‪R3  R1+R2 :‬‬
‫احتياجات سخت افزاري ‪:‬‬
‫سه رجيستر و مدارات ديجيتالي که عمل جمع را انجام دهند ‪.‬‬
‫‪A0‬‬
‫‪C0‬‬
‫‪B0‬‬
‫‪FA‬‬
‫‪S0‬‬
‫‪15‬‬
‫‪A1‬‬
‫‪C1‬‬
‫‪B1‬‬
‫‪FA‬‬
‫‪S1‬‬
‫‪A2‬‬
‫‪C2‬‬
‫‪B2‬‬
‫‪FA‬‬
‫‪S2‬‬
‫‪A3‬‬
‫‪C3‬‬
‫‪B3‬‬
‫‪FA‬‬
‫‪S3‬‬
‫‪C4‬‬
‫ميکرواپريشن هاي محاسباتي‬
‫ميکرو اپريشن تفريق ‪:‬‬
‫اغلب از طريق متمم گيري و جمع انجام مي شود‪:‬‬
‫‪R3  R1-R2‬‬
‫معادل است با‬
‫‪R3  R1+R2+1‬‬
‫ميکرواپريشن ‪: DEC ، INC‬‬
‫( با مدار ترکيبي و با با يک شمارنده باال يائين شمار ساخته مي شوند ‪).‬‬
‫‪R1  R1-1‬‬
‫‪R1  R1+1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪A0‬‬
‫‪y‬‬
‫‪x‬‬
‫‪HA‬‬
‫‪S‬‬
‫‪S0‬‬
‫‪16‬‬
‫‪C‬‬
‫‪A1‬‬
‫‪x‬‬
‫‪y‬‬
‫‪HA‬‬
‫‪S‬‬
‫‪S1‬‬
‫‪C‬‬
‫‪A2‬‬
‫‪x‬‬
‫‪y‬‬
‫‪HA‬‬
‫‪S‬‬
‫‪S2‬‬
‫‪C‬‬
‫‪A3‬‬
‫‪x‬‬
‫‪y‬‬
‫‪HA‬‬
‫‪S‬‬
‫‪S3‬‬
‫‪C‬‬
‫‪C4‬‬
‫جمع کننده و تفريق كننده باينري‬
‫براي اجراي ريزعملوند جمع نياز به مداري است که عمل جمع را روي رجيسترها انجام دهد ‪.‬اين‬
‫مداراز ‪ n‬مدار تمام جمع کننده ‪ FA‬ساخته مي شود ‪.‬‬
‫ورودي به اين مدار هريک از رجيسترهاي ‪ R1‬و ‪ R2‬و خروجي مي تواند به هريک از آنها و يا‬
‫رجيستر ديگري منتقل شود ‪.‬‬
‫‪A0‬‬
‫‪A1‬‬
‫‪B0‬‬
‫‪A2‬‬
‫‪B1‬‬
‫‪A3‬‬
‫‪B2‬‬
‫‪B3‬‬
‫‪M‬‬
‫‪C0‬‬
‫‪FA‬‬
‫‪FA‬‬
‫‪C1‬‬
‫‪S=A+B‬‬
‫‪M=0‬‬
‫‪S=A-B‬‬
‫‪M=1‬‬
‫‪17‬‬
‫‪S0‬‬
‫‪FA‬‬
‫‪C4‬‬
‫‪C3‬‬
‫‪C2‬‬
‫‪S1‬‬
‫‪FA‬‬
‫‪S2‬‬
‫‪S3‬‬
‫مدار واحد محاسباتي‬
Cin
S1
S0
B
B
0
1
S1
S0
B
B
0
1
S1
S0
B
B
0
1
S1
S0
B
B
0
1
S0
S1 4x1
0
MUX
1
2
3
S0
S1
0
1
2
3
S0
S1
0
1
2
3
S0
S1
0
1
2
3
4x1
MUX
4x1
MUX
A0
Fi
C0 D0
‫مي توان با استفاده از مدار روبرو انواع ميکرو‬
FA
‫اپريشنهاي محاسباتي را يکجا پياده سازي کرد‬
Y0 C1
. ‫ خروجي اين مداربصورت جدول زير است‬.
Fi
Fi
A1
A2
A3
4x1
MUX
X0
Fi
X1
C1 D1
Y1
C2
X3
C2
Y3
C3
X3
C3
Y3
C4
D= A+Y+Cin
D2
D3
Cout
S0 S1 CIN Y
D
0
0
0
0
1
1
1
1
A+B
A+B+1
A+B
A+B+1
A
A+1
A-1
A
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
B
B
B
B
0
0
1
1
Micro Operatioon
Add
Add With Carry
Sub with Borrow
Sub
Inc
Dec
Transfor
.
18
‫ميکرواپريشن هاي منطقي ‪Logic MicroOperations‬‬
‫‪‬‬
‫‪19‬‬
‫اين ميکرو اپريشن ها عمليات باينري را روي بيت هاي ذخيره شده در رجيسترها انجام‬
‫ميدهند‪ .‬عمل باينري بصورت جداگانه بر روي هر بيت اعمال ميگردد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫ميکرواپريشن ‪XOR‬‬
‫‪P : R1  R1  R 2‬‬
‫‪‬‬
‫ميکرواپريشن ‪OR‬‬
‫‪P : R1  R1  R 2‬‬
‫‪‬‬
‫ميکرواپريشن ‪AND‬‬
‫‪P : R1  R1  R 2‬‬
‫‪1010‬‬
‫مثال ‪1100‬‬
‫‪0110‬‬
‫ميکرواپريشن هاي منطقي‬
‫‪‬‬
‫تعداد ‪ 16‬عمل منطقي مختلف را ميتوان بر روي دو متغير باينري انجام داد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫اما غلب کامپيوترها فقط ‪ COMPLEMENT ، XOR ، OR ، AND‬را به‬
‫توسط مدارهاي سخت افزاري پياده ميکنند‪.‬‬
‫‪F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪20‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0‬‬
‫‪YX‬‬
‫‪00‬‬
‫‪01‬‬
‫‪10‬‬
‫‪11‬‬
‫پياده سازي سخت افزاري ميکرواپريشن هاي منطقي‬
S1
S0
S0
Ai
Bi
S1 S0
S1
0
MUX
1
Ei
0
0
1
1
0
1
0
1
OutPut
E  A B
E  A B
E  A B
EA
2
3
21
‫برخي کاربردهاي ميکرو اپريشن هاي منطقي‬
‫‪: Selective Set -1‬‬
‫براي يک کردن بيتهايي از رجيستر ‪ A‬بکار ميرود‪ .‬بيتهايي را که ميخواهيم يک‬
‫شوند ‪ ،‬توسط رجيستر ‪ B‬مشخص ميکنيم‪.‬‬
‫‪1010‬‬
‫‪1100‬‬
‫‪1110‬‬
‫‪A‬‬
‫‪) B‬دو بيت سمت چپ ‪ A‬را مجبور به يک شدن مي کنيم‪ ،‬بقيه دست نمي خورد‪(.‬‬
‫‪A‬‬
‫(بعد از عمل)‬
‫اينکار با ‪A  A  B‬‬
‫‪22‬‬
‫انجام ميشود‪.‬‬
‫برخي کاربردهاي ميکرو اپريشن هاي منطقي‬
‫‪: Selective Complement-2‬‬
‫بيت هاي مشخصي از ‪ A‬را متمم مي کنيم‪.‬‬
‫‪A 1010‬‬
‫‪B 1100‬‬
‫‪( A 0110‬بعد از عمل)‬
‫اينکار با‬
‫‪23‬‬
‫‪A  A B‬‬
‫انجام ميشود‪.‬‬
‫برخي کاربردهاي ميکرو اپريشن هاي منطقي‬
‫‪ : Selective Clear-3‬بيت هاي دلخواه در ‪ A‬را صفر ميکند‪.‬‬
‫‪A  A  B : Mask Operations -4‬‬
‫بيت هاي ‪ A‬در جايي از ‪ B‬که صفر هست ‪ ،‬صفر ميشوند‪.‬‬
‫‪A 1010‬‬
‫‪B 1100‬‬
‫‪A 0010‬‬
‫‪A A B‬‬
‫‪A 1010‬‬
‫‪B 1100‬‬
‫‪A 1000‬‬
‫‪24‬‬
‫ميکرو اپريشن هاي شيفت‬
‫‪‬‬
‫اين ميکرو اپريشن ها براي انتقال سلاير داده بکار ميروند‬
‫شيفت به راست ‪:‬‬
‫‪So‬‬
‫شيفت به چپ ‪:‬‬
‫‪0 1 1 0‬‬
‫‪Si‬‬
‫‪0 1 1 0‬‬
‫قبل از شيفت‬
‫‪25‬‬
‫‪Si‬‬
‫‪So‬‬
‫‪Si 0 1 1‬‬
‫‪1 1 0 Si‬‬
‫بعد از شيفت‬
‫انواع شيفت‬
‫شيفت منطقي ‪: Logical Shift‬‬
‫‪ Si=0‬در نظر گرفته ميشود‪.‬‬
‫‪ ‬مقدار‬
‫شيفت منطقي به سمت چپ‬
‫‪Shl R1‬‬
‫‪R1‬‬
‫در ‪ RTL‬ميکرواپريشن هر دو رجيستر مبدا و مقصد بايد يکسان باشند‪.‬‬
‫شيفت منطقي به سمت راست‬
‫‪26‬‬
‫‪Shr R2‬‬
‫‪R2‬‬
‫انواع شيفت‬
‫شيفت چرخشي ‪: Circular Shift‬‬
‫‪ Si ‬به ‪ So‬وصل ميشود‪.‬‬
‫شيفت چرخش ي به سمت چپ‬
‫شيفت چرخش ي به سمت راست‬
‫‪27‬‬
‫‪Cil R1‬‬
‫‪R1‬‬
‫‪Cir R2‬‬
‫‪R2‬‬
‫انواع شيفت‬
‫شيفت محاسباتي ‪: Arithmetic Shift‬‬
‫‪‬‬
‫در اين نوع شيفت‪ ،‬شيفت به راست به منزله تقسيم بر ‪ 2‬و شيفت به سمت چپ‬
‫به منزله ضرب در ‪ 2‬است‪ .‬از اينرو محتوي بيت عالمت رجيستر در هنگام‬
‫شيفت بدون تغيير باقي ميماند‪.‬‬
‫‪Si‬‬
‫‪asr R‬‬
‫‪R‬‬
‫تقسيم بر ‪2‬‬
‫‪asl R‬‬
‫‪R1‬‬
‫ضرب در ‪2‬‬
‫‪R0‬‬
‫‪Si=Ø‬‬
‫‪R0‬‬
‫‪ ‬اگر در ‪ asl‬مقدار ‪ R n-1‬عوض شود ‪ OverFlow‬اتفاق مي افتد‪.‬‬
‫براي تشخيص اين امر از رابطه زير استفاده ميشود ‪(:‬قبل از شيفت)‬
‫‪28‬‬
‫‪R n-1‬‬
‫‪asr:‬‬
‫‪R n-1‬‬
‫‪ R n 1  R n  2‬‬
‫‪asl:‬‬
‫‪V‬‬
‫پياده سازي سخت افزاري ميکرو اپريشن هاي شيفت‬
‫‪‬‬
‫در يک کامپيوتر با چندين رجيستر‬
‫ميتوان عمل شيفت را با استفاده از‬
‫يک مدار ترکيبي پياده سازي نمود ‪.‬‬
‫ميشود‪.‬خروجي رجيستر مورد نظر از‬
‫طريق يک پالس به مدار ترکيب اعمال‬
‫ميشود و پس از محاسبه نتيحه شيفت‬
‫حاصل به رجيستر مقصد منتقل‬
‫ميگردد‪ .‬اين کار فقط يک پالس نياز‬
‫دارد‪.‬‬
‫‪S‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪S‬‬
‫)‪Serial Input (IR‬‬
‫‪A1‬‬
‫‪Mux‬‬
‫‪S‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪S‬‬
‫‪A0‬‬
‫‪A2‬‬
‫‪Mux‬‬
‫‪S‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪S‬‬
‫‪A1‬‬
‫‪A3‬‬
‫‪S‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪S‬‬
‫‪A2‬‬
‫)‪Serial Input (IL‬‬
‫‪H0‬‬
‫‪Mux‬‬
‫‪H1‬‬
‫‪H2‬‬
‫‪Output‬‬
‫‪S H0 H1 H2 H3‬‬
‫‪0 IR A0 A1 A2‬‬
‫‪1 A1 A2 A3 IL‬‬
‫‪29‬‬
‫‪H3‬‬
‫‪Mux‬‬
‫مدار ترکيبي براي شيفت ‪ 4‬بيتي‬
‫‪ALU‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫به جاي اينکه هر رجيستر جداگانه عمليات را انجام دهد ‪ ،‬ميتوان از يک‬
‫واحد محاسباتي منطقي مستقل براي انجام عمليات بر روي رجيسترهاي‬
‫مختلف استفاده کرد‪ .‬اين واحد ‪ ALU‬ناميده ميشود‪.‬‬
‫براي انجام يک ميکرو اپريشن خروجي رجيستر مبدا به ورودي ‪ALU‬‬
‫متصل شده و خروجي ‪ ALU‬به ورودي رجيستر مقصد متصل ميشود‪.‬‬
‫مدار ترکيبي ‪ ALU‬عمل مورد نظر را که توسط وروديهاي کنترل مشخص‬
‫ميشود انجام ميدهد‪.‬‬
‫عمل شيفت ميتواند توسط ‪ ALU‬يا به صورت مجزا توسط واحد ديگري‬
‫انجام شود‪.‬‬
‫‪30‬‬
ALU
: ‫ براي يک بيت‬ALU ‫مدار سخت افزاري‬
Ci
S1
S0
Bi
Ai
S3 S2 S1 S0 Cin
‫يک قسمت‬
‫از مدار‬
‫محاسباتي‬
Di
S2
S3
Ci+1
S1
S0
Bi
Ai
Ei
‫يک قسمت‬
‫از مدار‬
‫منطقي‬
Ai-1 Ai+1
Select
4x1
0
MUX
1
2
3
Fi
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
0
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
x
x
0 0
0 1
1 0
1 1
0 0
0 1
1 0
1 1
0 x
1 x
0 x
1 x
x x
x 0
F Operation
A
A+1
A+B
A+B-1
A+B
A+B+1
A-1
A
A B
A B
AB
A
shl A
shr A
31