Арифметико-логические устройства (АЛУ)
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) - это многофункциональное устройство, которое выполняет над входными числами различные арифметические и логические операции. Схемотехнически АЛУ представляется вот так:
Рис. 1 - Арифметико-логическое устройство
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 могёт 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.
|
