Логотип

Основы цифровой техники

 материалы в категории

Арифметико-логические устройства

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) - это многофункциональное устройство, которое выполняет над входными числами различные арифметические и логические операции. Схемотехнически АЛУ представляется вот так:

АЛУ имеет входы чисел А0-А3 и В0-В3, входы управления S0-S3, М, вход переноса С0, выход результата F0-F3, выход переноса С4, выход равенства кодов К, выходы Р и G для схемы быстрого переноса. Работа АЛУ поясняется таблицей функционирования, изображенной ниже.

Вход М определяет вид выполняемых операций (при М=1 над А и В выполняется 16 лог. операций, при М=0 выполняются арифметические операции). Знаком \/ обозначается лог. сложение, арифметическое сложение обозначается плюсиком (+), умножение (только логическое) - знаком "х", А1 - число А, сдвинутое на один разряд вправо.

№ операции Состояние входов S Состояние входа М
S3 S2 S1 S0 M=1 M=0 (С=0)
1 0 0 0 0 А А\/1
2 0 0 0 1 А+B (А+B)\/1
3 0 0 1 0 А+B (А+B)\/1
4 0 0 1 1 0 0
5 0 1 0 0 А+B (А\/A)x(B\/1)
6 0 1 0 1 B (А+B)\/A(B\/1)
7 0 1 1 0 АxB\/AxB A-B
8 0 1 1 1 AxB AxB
9 1 0 0 0 A+B A\/AxB\/1
10 1 0 0 1 AxB+AxB A\/B\/1
11 1 0 1 0 B (A+B)\/AxB\/1
12 1 0 1 1 AxB AxB
13 1 1 0 0 1 A\/A\/1
14 1 1 0 1 A+B (A+B)\/A1\/1
15 1 1 1 0 A+B (A+B)\/A\/1
16 1 1 1 1 А A

АЛУ может выполнять следующие операции:

  • Арифметическое суммирование чисел (при М=0 операция №10).
  • Арифметическое вычитание чисел (при М=0 операция №7).
  • Сравнение чисел - операция №7 при С0=1. Если А=В, то К=1, если A>B, то С4=0, если A<B, то С4=1.
  • Формирование модуля числа А. При М=1 на входы S3-S0 параллельно подается знак числа А равный 1 при положительном числе А. Если А отрицательно - 0. Для S=1 выполняется 16-я операция, S=0 - 1-я. Также для числа В (11-я и 6-я операции соответственно), но нужно иметь знак и его инверсию.
  • Мультиплексирование чисел А и В. При М=1 и 16-й операции на выход поступает число А, 11-я операция - число В. 1-я и 6-я операции выполняют мультиплексирование с инверсией.
  • Увеличение числа А в 1,5 раза - 13 операция.

Довольно неплохо для какой-то "железки" в пластмассовом корпусе.

Наращивание разрядности АЛУ делается также, как и в сумматорах, т. е. выход переноса С4 АЛУ младших разрядов подключается ко входу переноса С0 АЛУ старших разрядов. Но при большом числе разрядов время выполнения операций увеличивается из-за большого числа переносов из разряда в разряд. Для ускорения этого процесса используются спешиал микросхемы, которые зовут схемами ускоренного переноса (555ИП4, 564ИП4). Одна такая микросхемка обслуживает до 4-х АЛУ. Выходы G и Р АЛУ втыкаем на аналогичные входы G и Р схемы ускоренного переноса, а выходы переноса последней втыкаем на входы переноса АЛУ. Вход переноса АЛУ младшего разряда подключается к входу переноса микросхемы переноса. При этом объединяются входы М всех АЛУ. Получается 16-ти разрядное АЛУ.

Примечание: сайт-источник http://naf-st.ru

 

Почта сайта