Урок 5. Калькулятор ±: минус на лампе, модуль на табло

После этого урока у тебя будет калькулятор: набираешь два числа, выбираешь «+» или «−» — и видишь ответ со знаком, 3 − 5 → «−» и 2. Этим уроком набор закончен: в нём уже есть всё, чем процессор считает. Урок 6 — бонус.

5.1. Идея: модуль — это ещё одно вычитание

Табло умеет показывать только числа без знака. Если показать на нём 3 − 5 как есть, увидим 254 — это −2 в дополнительном коде, но человек так не читает. Нужно показать отдельно знак и отдельно модуль.

Знак — это флаг N, старший бит ответа S7. Его показывает лампа «−».
Модуль отрицательного числа — это оно же с обратным знаком: 0 − S. А вычитать мы уже умеем.

Второй ADDSUB8 считает 0 + S или 0 − S, и что из двух — решает сам ответ: его S7 подан на SUB. Ответ положительный — второй сумматор прибавляет к нулю и пропускает его как есть. Отрицательный — вычитает из нуля и переворачивает знак.

Калькулятор ± на примере 3 − 5. Первый ADDSUB8 считает S = 254 — это −2 в дополнительном коде, старший бит S7 = 1. S7 зажигает лампу «−» и заставляет второй ADDSUB8 вычитать: 0 − S = 2. Табло показывает модуль, лампа — знак.

Числа набирай от 0 до 127 (тумблеры A7 и B7 выключены): в 8 битах со знаком больше 127 не бывает. Если ответ не влезает, горит V, и табло показывает неправду.

5.2. Сборка

Тот же проект. Стенд урока 4 (17 тумблеров, ADDSUB8 на холсте, OR/NOR, NOT/AND, лампы, табло) удали; Power/Ground оставь.

Идея. Табло умеет показывать только числа без знака. Значит, отрицательный ответ надо показать как «минус» на лампе и модуль на табло. Модуль отрицательного числа — это оно же с обратным знаком, то есть 0 − S. А вычитать мы уже умеем: второй ADDSUB8 считает 0 + S или 0 − S, и выбирает знак сам ответ — его старший бит S7 (флаг N) подан на SUB.

Числа набирай от 0 до 127 (тумблеры A7 и B7 выключены): в 8 битах со знаком больше 127 не бывает. Если ответ не влезает, горит V — табло тогда показывает неправду.

Шаг 1. Тумблеры и сумматор A ± B

Деталь	Нога	Метка
Input	выход	A0
Input	выход	A1
Input	выход	A2
Input	выход	A3
Input	выход	A4
Input	выход	A5
Input	выход	A6
Input	выход	A7
Input	выход	B0
Input	выход	B1
Input	выход	B2
Input	выход	B3
Input	выход	B4
Input	выход	B5
Input	выход	B6
Input	выход	B7
Input	выход	SUB
ADDSUB8 (A ± B)	A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 SUB S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 CO V	A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 SUB S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 C V

Шаг 2. Модуль на табло, знак на лампе

Деталь	Нога	Метка
ADDSUB8 (модуль)	A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 SUB S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 CO V	GND GND GND GND GND GND GND GND S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S7 M0 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 — (свободна) — (свободна)
LED («−» — знак)	вход	S7
LED (V — не влезло)	вход	V
Display	⚙	ширина 8, DEC, шина A
Display	⚙	ширина 8, DEC, шина B
Display	⚙	ширина 8, DEC, шина M

A0–A7 второго сумматора все на GND: это ноль, из которого вычитаем. CO и V у него не нужны.

5.3. Проверка

A	Тумблеры A7…A0	B	Тумблеры B7…B0	SUB	Табло M	Лампы	Это
3	0000 0011	5	0000 0101	1	2	−	3 − 5 = −2
100	0110 0100	27	0001 1011	0	127	—	100 + 27 = 127
10	0000 1010	100	0110 0100	1	90	−	10 − 100 = −90
127	0111 1111	127	0111 1111	1	0	—	127 − 127 = 0
42	0010 1010	0	0000 0000	1	42	—	42 − 0 = 42
100	0110 0100	50	0011 0010	0	—	V	150 больше 127 — не влезло

В колонках «Тумблеры» слева — старший тумблер (A7), справа — A0; 1 — включён, 0 — выключен.

Если вместо модуля видно большое число (например, 254 вместо 2) — второй ADDSUB8 не вычитает: SUB не на S7.

Вставка урока 5 (`Cmd+I`)

Нужен ADDSUB8 из урока 4. Стенд урока 4 удали, кроме питания.

# Урок 5 — калькулятор ±. Табло показывает модуль результата, лампа «−» — знак.# Вставка: Cmd+I поверх урока 4 (нужен ADDSUB8). Стенд урока 4 удалить, кроме питания. # --- на холст: тумблеры A, B, SUB; сумматор считает A ± B ---input(A0)input(A1)input(A2)input(A3)input(A4)input(A5)input(A6)input(A7)input(B0)input(B1)input(B2)input(B3)input(B4)input(B5)input(B6)input(B7)input(SUB)ADDSUB8(A0=A0, A1=A1, A2=A2, A3=A3, A4=A4, A5=A5, A6=A6, A7=A7, B0=B0, B1=B1, B2=B2, B3=B3, B4=B4, B5=B5, B6=B6, B7=B7, SUB=SUB, S0=S0, S1=S1, S2=S2, S3=S3, S4=S4, S5=S5, S6=S6, S7=S7, CO=C, V=V)# --- модуль: M = 0 − S, если S отрицательно (S7 = 1), иначе M = 0 + S ---ADDSUB8(A0=GND, A1=GND, A2=GND, A3=GND, A4=GND, A5=GND, A6=GND, A7=GND, B0=S0, B1=S1, B2=S2, B3=S3, B4=S4, B5=S5, B6=S6, B7=S7, SUB=S7, S0=M0, S1=M1, S2=M2, S3=M3, S4=M4, S5=M5, S6=M6, S7=M7)led(S7)led(V)

Не получается? Что-то не работает →