§ 4.9 Блок логических операций.

АЛУ, помимо арифметических операций, выполняет и логические. Приведем структурную схему одного разряда логического блока, входящего в состав АЛУ:

Комментарий: триггер Т_А (элемент 4) является триггером (разрядов) регистра сумматора АЛУ (аккумулятора), а триггер Т₁ (элемент 5) является триггером регистра А АЛУ (входной регистр). Остальные элементы составляют дополнительный блок в схеме АЛУ.

Представленный блок выполняет операции:

• логического умножения (&)

• сложения (+)

• сложения по mod2 ()

• инверсия разряда ()

Отличительной особенностью логического блока является то, что все перечисленные операции, которые могут выполняться одновременно и поразрядно, т.е. операции выполняются между разрядами Т_А и Т₁, которые хранят исходную информацию. Полученный результат операции может быть записан в один из этих триггеров (в нашем случае он записывается в регистр сумматора).

Выбор операции с записью ее результата производится подачей логической единицы на соответствующий управляющий вход (15, 16, 12, 10 – элементы).

Подача такой единицы на два или более входа (выхода) недопустима, т.к. результат должен записываться в один и тот же регистр (элементы 12, 15, 16, 13).

Например:	выходы триггеров QА и – на элемент & (9),
	выходы триггеров иQ1 – на элемент & (8),
	выходы элементов 9-го и 8-го – на входы ИЛИ (13).

В результате имеем сумму по mod2: .

Подав единицу на элемент & (16) через элемент ИЛИ (14), результат через элемент & (2) запишем в триггер Т_А. Другие операции записываются аналогично.

Устройство можно дополнить или расширить узлами, выполняющими другие логические операции, т.е. можно расширять логические возможности АЛУ.

§ 4.10 Последовательные умножители.

В последовательных умножителях вычисляется (n+m) – разрядное произведение: , гдеA_n = a_n-1…a₀ – множимое, B_m = b_m-1…b₀ – множитель.

Множимое записывается параллельно во внутренний регистр памяти умножителя, а разряды множителя подаются на умножитель последовательно, начиная с младшего разряда.

Из традиционного алгоритма умножения чисел известно, что умножитель должен иметь накапливающий сумматор, состоящий из n-разрядного комбинационного двоичного сумматора и сдвигающего регистра, который используется в качестве аккумулятора старших разрядов суммы.

УГО

8-разрядного

последовательного

умножителя:

Прежде чем рассматривать схему умножителя, кратко познакомимся с двумя типами триггера Эрла, которые используются в последовательных умножителях:

1) триггер D – L

D – вход данных (информационный вход)

L – вход сигнала загрузки

при L=1 – режим загрузки

при L=0 – режим хранения

2) триггер D – L/R

R – приоритетный вход

при R=0 триггер работает как D–L триггер

при R=1 триггер сбрасывается в исходное состояние

Схема 8-разрядного последовательного умножителя:

8-разрядный регистр RG1 (регистр памяти) для числа А построен на D-L-триггерах, а 9-разрядный сдвигающий регистр RG2 – на D-L/R-триггерах.

Выход сумматора – 9-разрядный, с учетом переноса. Загрузка множимого А в регистр 1 производится параллельно по сигналу , который одновременно сбрасывает регистрRG2 в ноль.

Умножение числа A на один разряд числаВ (его разряды поступают последовательно, k – номер разряда и такта) производится набором из восьми логических элементов И.

Пока поступают разряды множителя, сдвигающий регистрRG2 работает в режиме синхронной (параллельной) загрузки (сигнал L=0).

Эффект сдвига регистра в это время при передаче суммы из RG2 в сумматор SM обеспечивается подачей разрядов RG2 с весом на единицу больше на разряды сумматора, т.е. подаются разряды RG2 Q_k+1 (с весом 2^k+1) на входы разрядов сумматора b_k (с весом 2^k).

Умножение выполняется за (m+n) тактов с выдачей произведения Р в последовательном коде с выхода Q₀ сдвигающего регистра RG2. Первые m разрядов произведения выдаются при загрузке RG2 за счет эффекта сдвига при вышеупомянутой передаче из RG2 в сумматор, а остальные n разрядов – после подачи сигнала L=1, который переключает RG2 в режим сдвига под действием тактового сигнала С.

Множитель В_m может иметь произвольную разрядность.

Пример серийно-выпускаемых умножителей: К555ИП9.