Hi allerseits.
Rein interessehalber beschäftige ich mich mit
allgemeinen internen CPU Abläufen.
Angenommen man möchte eine 4 Bit ALU konzipieren
mit 2 Eingangsbusse: A0..3=A, A4..7=B und 1 Ausgang:
Q0..3=Q, welche noch zusätzliche Eingänge für
entsprechenden Modi(Add,Sub,Mul...) und Flags
besitzt.
Die verschieden Operationen für Add,Sub... sollen
nun in Binärform(z.b. mittels C Compiler generiert)
in einen EPROM als Look-Up Table hinterlegt werden.
Mir ist klar das über A0..3=A, A4..7=B die 2 Operanten
adressiert werden(im EPROM) die die Werte für z.b. A+B=Q
enthalten.
Ein C Program zur Lookup-Table Generierung sieht dann meistens so aus:
-----------------------------
main()
{
...
outstream=fopen("4bitalu.bin","wb");
for(i=0; i<0x10000; i++) //alle möglichen Eing.kombinationen
{
fputc(do_rom(i),outstream); //schreibe EPROM Byte
}
...
-----------------------------
wobei do_rom(i),die entsprechende Operation ausführt:
-----------------------------
char do_rom(long addr)
{ ...
switch(cmd)
{
case ALU_ADD: out+=(a&0xf)+(b&0xf);
...
}
return(out);
}
-----------------------------
Das Ergebnis out wird also ins EPROM gespeichert.
Jetzt endlich meine Frage:
Wie/Wo wird denn die Addition ausgeführt?
Ich habe mir im Internet versch. Projekte angeschaut
(z.b.MYCPU) die eine ALU mittels oben beschriebenen
Lookup-Table mittels EPROM implementierten.
Aber nirgends Hardwareseitig Addierer oder so entdeckt.
Ich verstehe nicht wie aus den Operanten a und b eine
Summe berechnet werden kann ohne entspr. Hardware.
Macht das etwa das EPROM oder so?
Im Voraus Danke für eure Informationen.
Gruß
Christian
Hallo,
In dem EEPROM sind die Lösungen gespeichert, d.h., wenn du bspw. 0b0000
und 0b0000 addieren willst, werden diese beiden Zahlen an die
Addresseingänge des EEPROMs "gesendet". Die Addresse, die angesprochen
wird, ist also 0b00000000. An dieser Stelle ist dann 0b0000 gespeichert,
das Ergebis der Addition also.
Willst du 0b0001 und 0b0010 addieren, werden diese Daten auch an die
Addresseingänge "gesendet". Die angesprochene Addresse ist also
0b00010010. In diesem Teil des Speichers ist das Ergebnis (also 0b0011)
gespeichert.
Look-up Table heißt übersetzt "Nachschlag Tabelle". In dem EEPROM wird
also das Ergebnis "nachgeschlagen".
MfG
Heißt das, das man für jede Operation(Add,Sub...)und jede
Adresskombination die Ergebnisse schon vorher in den EPROM
speichern muß?
Hat man z.b. EPROM mit 20 Eingängen = 2^20=1MB(Adressraum)
dann bräuchte man doch bei 8 Operationen(Add,Sub...)einen
8MB großen EPROM.Ist das so richtig.
Gruß
Christian
Eine 4-Bit ALU mit 16 Operationen benötigt
4 Eingänge A
4 Eingänge B
4 Eingänge Op
= 12 Adressbits = 4KB
Evtl. kommt noch ein Eingang für's Carry-Bit hinzu.
@Christian (Gast)
>Heißt das, das man für jede Operation(Add,Sub...)und jede>Adresskombination die Ergebnisse schon vorher in den EPROM>speichern muß?
ja.
>Hat man z.b. EPROM mit 20 Eingängen = 2^20=1MB(Adressraum)>dann bräuchte man doch bei 8 Operationen(Add,Sub...)einen>8MB großen EPROM.Ist das so richtig.
Das kommt auf die Breite deiner Operanden an. Wenn du von den 20
Eingangsbits drei für die Auswahl der Operation wegnimmst, bleiben 17
für die Eingänge. Gerade genug 2x8 Bit Operanden plus Carry Bit. Daran
erkennt man, dass die LooK Up Table Sache auch ihre Grenzen hat. Weshalb
man das sinnvoll in Logik zerlegen muss.
MfG
Falk
Ach ja habe die 3 Leitungen für die 8 Operationsmodi vergessen.
Wie werden denn ALU's in Mikroprozessoren realisiert?
Gibt es welche in festverdrahteter Logik? Diese müssten doch
viel schneller arbeiten können, da Zugriffszeiten der Speicher(EPROM)
wegfallen.
Gruß
Christian
Ja, es gibt ALUs in festverdrahteter Logik. Man kann so etwas im
TTL-Baustein 74181 finden, oder als Bestandteil von klassischen CPUs,
deren Schaltplan bekannt (und überschaubar) ist, z.B. 6502, evtl. Z80.
Hi christian,
ich glaube, du bringst hier 2 Dinge gehörig durcheinander.
1.
Die ALU einer CPU ist keineswegs wie ein EPROM aufgebaut, in dem alle
Ergebisse aller möglichen Berechnungen abgespeichert sind. Da wird
wirklich gerechnet!
2.
Es ist z.B. möglich, mit Hilfe eines EPROMs eine ALU "nachzubilden".
Dazu werden die Adressleitungen als Eingänge verwendet, und die
Datenleitungen geben das Ergebnis aus. So könnte man mit einem
1k-Byte-EPROM schon eine 4-Bit-ALU mit den 4 Grundrechenarten erstellen.
Man könnte die Adressleitungen A0..A3 für den ersten, A4..A7 für den
zweiten Operanden verwenden, und mit A8 und A9 dann Add, Sub, Mul und
Div kodieren. Programmiert würde der EPROM mit allen zugehörigen
Ergebissen.
Oft wird ein EPROM (bzw. intern als Lookup-Table) im
Mikrocontroller-Bereich auch dazu verwendet, um Umrechnungen in
Sinus/Cosinus o.ä. zu realisieren.
HTH
