8. Работа алу

Р абота арифметико-логического устройства. АЛУ использует содержимое аккумулятора и регистра данных в качестве операндов для получения результата, который помещается в аккумулятор. Все арифметические и логические команды базовой ЭВМ и вспомогательные арифметические операции (например, увеличение на единицу содержимого счетчика команд) можно выполнить с помощью АЛУ, структурная схема которого приведена на рисунке. Кратко рассмотрим схемную реализацию отдельных микроопераций, выполняемых АЛУ, аккумулятором и регистром переноса (С) по управляющим сигналам У7—У17 и У22, поступающим на вентильные схемы В7—В17 и В22 (на рис. 4.5 управляющие сигналы У7—У17 и У22 не показаны).

О братный код входных сигналов АЛУ может быть получен по схеме (а), в которой изменение всех 0 на 1 и всех 1 на 0 осуществляется с помощью инверторов СхНЕ. При отсутствии управляющего сигнала единица не проходит на выход В7, вентиль ВИ2 закрыт, на выходе инвертора НЕ единичный сигнал и вентиль ВИ1 открыт. В этом случае в узле Вых.— прямой код операнда, т. е. код, совпадающий с кодом в узле Вх. Когда на В7 подается единичный управляющий сигнал, через него проходит 1, создаваемая соответствующим постоянным напряжением, закрывается ВИ1, открывается ВИ2 и в узел Вых. подается код, обратный по отношению к коду в узле Вх.

Сложение осуществляется с помощью типовой схемы сумматора (рис. б). Функция, реализуемая одним из разрядов этого сумматора (разрядом с номером 1), представлена в виде таблице. Входными переменными таблицы являются С0, Л1, и П1, выходными переменными — S1 и С1. При закрытом вентиле B10 сумматор peaлизует зависимость S = Л+П.

Перенос из предыдущего разряда С0	Слагаемые		Сумма S1	Перенос в следующий разряд C1
	Левый вход Л1	Правый вход П1
0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 0 1 0 1 0 1	0 1 1 0 1 0 0 1		0 0 0 1 0 1 1 1

С помощью управляющего сигнала, подаваемого на вентиль В10, можно обеспечить прибавление к сумме единицы S = Л + П + 1.

Перенос из старшего разряда (разряда с номером 15) сигнализирует о переполнении сумматора. Этот перенос записывается в старший разряд (разряд с номером 16) буферного регистра и может быть переписан в регистр переноса С путем подачи управляющего сигнала на вентиль В13.

Логическое умножение осуществляется с помощью вентильной схемы, на входы которой подаются коды операндов, а на выходе образуется искомый результат.

В АЛУ сумматор и схема логического умножения объединены в один блок. В блоке входные шины разветвляются на оба эти устройства, а выходы устройств через вентильные схемы подключены ко входам буферного регистра. Следовательно, при поступлении операндов одновременно выполняются операции суммирования и логического умножения, но так как по сигналу с В9 открыта лишь одна из выходных вентильных схем, то на буферный регистр поступит только один из двух результатов.

Циклический сдвиг на один разряд вправо или влево производится путем подачи единичного управляющего сигнала на вентильную схему В11 или В12 соответственно, а затем на вентильные схемы В13 и В22.

Установка признаков переноса из старшего разряда сумматора, а также отрицательного или нулевого значения результата осуществляется с помощью посылки управляющих сигналов на вентили В13, В14 и В15 соответственно.

При подаче управляющего сигнала на вентиль В14 выполняется перепись содержимого 15-го (знакового) разряда БР в однобитовый регистр N. При открывании вентиля В15 производится перепись в однобитовый регистр Z содержимого специальной схемы, выходной сигнал которой равен единице только тогда, когда во всех 16 разрядах буферного регистра (с 0-го по 15-й) содержатся нули, т. е. когда в БР хранится код числа 0.

Содержание регистра переноса также может быть изменено с помощью управляющих сигналов. Подача сигнала на В13 позволяет переписать в С содержимое старшего разряда БР (разряда с номером 16), в котором хранится перенос из старшего разряда сумматорам Посылка управляющего сигнала на В16 приводит к сбросу С (команда CLC — очистка регистра переноса), а подача сигнала на В17 — к записи в него единицы.