Арифметико- логическое устройство

180

• Тема: Арифметико-логическое устройство (АЛУ)

Функциональное назначение АЛУ

• АЛУ – узел электронно-вычислительных устройств, предназначенный для выполнения логических, арифметических операций и операций сравнения.

АЛУ

• Арифметико-логические устройства АЛУ (ALU, Arithmetic-Logic Unit) выполняют над словами ряд действий.
• Основой АЛУ служит сумматор, схема которого дополнена логикой, расширяющей функциональные возможности АЛУ и обеспечивающей его перестройку с одной операции на другую.

Классификация АЛУ

• По способу действия над операндами:
• - АЛУ последовательного действия,
• - АЛУ параллельного действия

Классификация АЛУ

• По виду обрабатываемых чисел :
• - операции над числами с фиксированной запятой,
• - операции с плавающей запятой,
• - операции над двоично-десятичными числами.

Классификация АЛУ

• По организации действий над операндами:
• - блочные АЛУ
• - многофункциональные АЛУ.

Классификация АЛУ

• По структуре АЛУ бывают:
• - с непосредственными связями,
• - многосвязными.

АЛУ как отдельная микросхема

• Обычно АЛУ четырехразрядные и для наращивания разрядности объединяются с формированием последовательных или параллельных переносов.
• В силу самодвойственности выполняемых операций условное обозначение и таблица истинности АЛУ встречаются в двух вариантах, отличающихся взаимно инверсными значениями переменных.

АЛУ как отдельная микросхема

• АЛУ имеет входы операндов А и В, входы выбора операций S, вход переноса C i  и вход М (Моdе), сигнал которого задает тип выполняемых операций: логические (М = 1) или арифметико-логические (М = 0). Результат операции вырабатывается на выходах F, выходы G и Н дают функции генерации и прозрачности, используемые для организаций параллельных переносов при наращивании размерности АЛУ. Сигнал C 0 — выходной перенос, а выход А = В есть выход сравнения на равенство с открытым коллектором.

Условнее обозначение АЛУ

Операции АЛУ

• Перечень выполняемых АЛУ операций дан в след.таблице. Для краткости двоичные числа s3s2s1s0 представлены их десятичными эквивалентами. Под утолщенными обозначениями 1 и 0 следует понимать наборы 1111 и 0000, входной перенос поступает в младший разряд слова, т. е. равен 000Сi. При арифметических операциях учитываются межразрядные переносы.

Операции АЛУ

Операции АЛУ

• Шестнадцать логических операций позволяют воспроизводить все функции двух переменных.
• В логико-арифметических операциях встречаются и логические и арифметические операции одновременно.

Операции АЛУ

• Запись типа А\/! В + АВ следует понимать так: вначале поразрядно выполняются операции инвертирования (В), логического сложения (А\/В) и умножения (АВ), а затем полученные указанным образом два четырехразрядных числа складываются арифметически.

Соединение нескольких АЛУ

• При операциях над словами большой размерности АЛУ соединяются друг с другом с организацией последовательных или параллельных переносов.
• В последнем случае совместно с АЛУ применяют микросхемы — блоки ускоренного переноса, получающие от отдельных АЛУ функции генерации и прозрачности, а также входной перенос и вырабатывающие сигналы переноса.

Соединение нескольких АЛУ

Выходы компаратора в АЛУ

• На предыдущем рисунке показаны способы выработки сигналов сравнения слов для группы АЛУ. Выход сравнения на равенство выполняется по схеме монтажной логики для выходов типа ОК.
• Комбинируя сигнал равенства слов с сигналом переноса на выходе группы при работе АЛУ в режиме вычитания, легко получить функции FA≥B и FA≤B. Если А В), то получим FA≥B = 1.