• Home
• Mathematik
  • Funktionen
  • Dreiecksberechnung
• Literatur
  • Letzte Chance
  • Invasion vom Aldebaran
  • Vom Drachen der Wahrscheinlichkeit
  • Der schwarze Kasten
  • Die große Frage
  • Zeit, Chaos und Quanten
• Libretto 50CT
  • Mein Libretto 50CT
  • Mein neuer Libretto
• LinuX
  • Die bash
  • shell-Befehle
  • shell-Scripte
• Relaisrechner
  • Inhalt
  • Vorwort
  • Zeitplan
  • Register
  • ALU
  • Programmzähler
  • Display
  • Bilder
  • Links
• Mitschriften
  • Mathematik
  • Physik
  • Informatik
  • Profil
• Kontakt
  • email
  • Kontaktformular

Das ALU-Outputregister

1. Einleitung

   Das ALU-Outputregister stellt einen Teil der Schnittstelle zwischen ALU und internem CPU-Bus dar. Es dient hauptsächlich der Verbindung der ALU-Ausgangsleitungen mit dem internen CPU-Datenbus. Zusätzlich ist diese Schaltung für die ZERO- und SIGN-Erkennung und das Setzen der Datenworte 0x00 und 0xFF auf dem CPU-Datenbus zuständig. Die Schaltung zeigt bei einer so einfachen Aufgabe auch keinerlei Besonderheiten.

2. Die Schaltung des ALU-Outputregisters

   Auf dem folgenden Bild ist die Schaltung des ALU-Outputregisters dargestellt.
   
   
   Das Outputregister besitzt einen 40-poligen Steckverbinder, der das Register zusammen mit den temporären Eingangsregistern zum internen CPU-Datenbus führt. Der zweite Stecker ist ein 10-poliger Pfostenstecker über den das Outputregister mit den ALU-Ausgangsleitungen verbunden ist.

3. Funktionsweise der Schaltung

   Die Schaltung des Outputregisters ist recht einfach. Die Ausgangsleitungen der ALU werden vom Stecker P2 einfach zum Stecker P1 durchgeschleift und sind damit direkt mit dem internen Datenbus der CPU verbunden. An den Datenbusleitungen sind eine verschiedene Diodenmatrixschaltungen angeschlossen. Die Diode D2 generiert das SIGN-Bit für das Flagregister. Das Datenbit 7 des Datenbusses wird dort abgegriffen und auf das Relais REL1 geführt. Das Relais zieht an, wenn das Datenbit 7 gesetzt ist (Logikpegel 1). Die Leuchtdiode D1 zeigt ein gesetztes SIGN-Bit an.
   Die Dioden D3 bis D10 dient der ZERO-Erkennung. Wenn alle Datenbits des CPU-Datenbusses auf Logikpegel 0 (0V oder hochohmiger Zustand) liegen, so fällt das Relais REL4 ab und gibt am Ausgang Logikpegel 1 aus und signalisiert damit die ZERO-Bedingung. Gleichzeitig dienen die Dioden auch zur Erzeugung des Datenwortes 0x00. Wenn das Relais REL5 anzieht, dann sind die Kontakte REL5[3,4] miteinander verbunden und legen die Kathoden der Dioden auf 0V. Damit liegen alle Datenleitungen des Busses auf Logikpegel 0. Dazu muss der CPU-Datenbus vorher frei geschaltet werden.
   Die Dioden D12 bis D19 legen die datenbusleitungen auf Logikpegel 1, wenn das Relais REL6 angezogen ist. Das kann nur erfolgen, wenn das Relais REL5 abgefallen ist und der Relaiseingang REL6[1] mit Logikpegel 1 angesteuert wird. Dadurch kann das Datenwort 0xFF erzeugt werden.

4. Anschlussbelegung

   Die Anschlussleitungen an P1 zum CPU-Datenbus haben folgende Bedeutungen:
   Pin	Name	Funktion	Pegel
   1	DB0	Datenleitung Bit0	0V,12V,H
   2	frei	keine Beschaltung	H
   3	DB1	Datenleitung Bit1	0V,12V,H
   4	frei	keine Beschaltung	H
   5	DB2	Datenleitung Bit2	0V,12V,H
   6	frei	keine Beschaltung	H
   7	DB3	Datenleitung Bit3	0V,12V,H
   8	frei	keine Beschaltung	H
   9	DB4	Datenleitung Bit4	0V,12V,H
   10	frei	keine Beschaltung	H
   11	DB5	Datenleitung Bit5	0V,12V,H
   12	frei	keine Beschaltung	H
   13	DB6	Datenleitung Bit6	0V,12V,H
   14	frei	keine Beschaltung	H
   15	DB7	Datenleitung Bit7	0V,12V,H
   16	frei	keine Beschaltung	H
   17	GND	Stromversorgung	0V
   18	frei	keine Beschaltung	H
   19	GND	Stromversorgung	0V
   20	frei	keine Beschaltung	H
   21	GND	Stromversorgung	0V
   22	frei	keine Beschaltung	H
   23	GND	Stromversorgung	0V
   24	frei	keine Beschaltung	H
   25	+12V	Stromversorgung	+12V
   26	frei	keine Beschaltung	H
   27	+12V	Stromversorgung	+12V
   28	frei	keine Beschaltung	H
   29	frei	keine Beschaltung	H
   30	frei	keine Beschaltung	H
   31	frei	keine Beschaltung	H
   32	frei	keine Beschaltung	H
   33	frei	keine Beschaltung	H
   34	ZERO	Ausgang ZERO-Erkennung	0V,12V
   35	frei	keine Beschaltung	H
   36	SET0	Setzeingang 0x00	0V,12V,H
   37	frei	keine Beschaltung	H
   38	ZERO	Ausgang SIGN-Erkennung	0V,12V
   39	frei	keine Beschaltung	H
   40	SET1	Setzeingang 0xFF	0V,12V,H
   Die Anschlussleitungen am Stecker P2 führen zu den ALU-Ausgängen. Hier ist das ALU-Outputregister mit dem 8-bit-ALU-Block verbunden. Die Anschlüsse haben folgende Bedeutung:
   Pin	Name	Funktion	Pegel
   1	OUT0	ALU-Ausgang Bit0	0V,12V,H
   2	OUT1	ALU-Ausgang Bit1	0V,12V,H
   3	OUT2	ALU-Ausgang Bit2	0V,12V,H
   4	OUT3	ALU-Ausgang Bit3	0V,12V,H
   5	OUT4	ALU-Ausgang Bit4	0V,12V,H
   6	OUT5	ALU-Ausgang Bit5	0V,12V,H
   7	OUT6	ALU-Ausgang Bit6	0V,12V,H
   8	OUT7	ALU-Ausgang Bit7	0V,12V,H
   9	GND	Signalmasse	0V
   10	GND	Signalmasse	0V

5. Wahrheitstabellen

   In der Wahrheitstabelle sind nun die einzelnen Pegel zur Umsetzung der Befehle aufgelistet, so wie sie sich aus der Funktionsweise der ALU ergeben. Durch die ALU-Steuerung müssen also, je nach den Vorgaben der Befehlsdecodierung, diese Pegel an den Eingangsleitungen der ALU-Blöcke erzeugt werden.
   0=logisch 0-Pegel, entspricht 0V
   1=logisch 1-Pegel, entspricht 12V
   H=hochohmiger Zustand
   X=beliebiger Zustand
   

   Outputsteuerung
   Eingangssignale										Ausgangssignal P3		Erläuterung
   DB0	DB1	DB2	DB3	DB4	DB5	DB6	DB7	SET0	SET1	ZERO	SIGN
   H	H	H	H	H	H	H	H	0,H	0,H	1	0	Der ZERO-Ausgang erkennt einen hochohmigen Datenbus als 0x00
   0	0	0	0	0	0	0	0	0,H	0,H	1	0	Der ZERO-Ausgang erkennt das Datenbyte 0x00 auf dem CPU-Datenbus
   0	0	0	0	0	0	0	0	1	0,H	1	0	Durch SET0=1 wird das Datenbyte 0x00 auf dem Bus erzeugt, das ZERO-Bit wird gesetzt
   1	1	1	1	1	1	1	1	0,H	1	0	1	Durch SET1=1 wird das Datenbyte 0xFF auf dem Bus erzeugt, das SIGN-Bit wird gesetzt
   0	0	0	0	0	0	0	0	1	1	1	0	Bei SET1=1 und SET0=1 wird das Datenbyte 0x00 auf dem Bus erzeugt, das ZERO-Bit wird gesetzt
   X	X	X	X	X	X	X	0	0,H	0,H	X	0	Durch Datenbit DB7=0 wird SIGN nicht gesetzt, ZERO wird gesetzt, wenn das Datenwort 0x00 ist
   X	X	X	X	X	X	X	1	0,H	0,H	0	1	Durch Datenbit DB7=1 wird SIGN gesetzt, ZERO wird nicht gesetzt

6. Schluss

   Das ALU-Outputregister ist relativ einfach aufgebaut und dient hauptsächlich der ZERO, SIGN-Erkennung und der Generierung der Datenworte 0x00 und 0xFF, die für spezielle ALU-Operationen benötigt werden.

www.schlaefendorf.de 2012