Потехин / ALU(Paraev))
.docФедеральное агентство по образованию
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
(ТУСУР)
Кафедра телевидения и управления
(ТУ)
Отчёт по лабораторной работе
“Арифметико-логическое устройство”
Выполнили:
Студенты гр. 164-1:
_____________Д. Е. Параев
___________А. С. Филатов
“___”______________2006 г.
Принял:
___________В. А. Потехин
“___”______________2006 г.
2006
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Ознакомление с принципами работы арифметико-логического устройства (АЛУ) реализованного на микросхеме К555ИП3, получение опыта в пайке.
2 ОПИСАНИЕ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА
Принципиальная схема устройства приведена на рис. 2.1. Она включает в себя АЛУ D1.
АЛУ D1 (микросхема К155 ИП3) – это сложная комбинационная схема, предназначенная для выполнения арифметических и логических операций над четырёхразрядными кодами чисел, причём, операции производятся над одноимёнными разрядами. Для увеличения разрядности чисел, например, до восьми необходимо использовать два таких устройства. При этом сигнал переноса на выходе Cn +N, младших четырёх разрядов должен поступать на вход Сn старших четырёх разрядов. Такое соединение позволит увеличить разрядность обрабатываемых чисел до 4N, где N – целое положительное число.
На входы А0…А3 АЛУ подаётся четырёх разрядный код числа А, на входы В0…В3 – код числа В.
Двоичным кодом, поданным на входы S0…S3 АЛУ, задаётся по одной из 16 операций обработки операндов А и В. Если на управляющем переходе М при этом установлен уровень логической единицы, то в АЛУ выполняется логическая операция, а если М = 0, то арифметическая.
При выполнении логических операций (М = 1) внутри АЛУ разрываются цепи межразрядных связей.
При выполнении арифметических операций (М = 0) эти цепи включаются и, кроме того, учитывается значение сигнала на входе переноса Сn = 0, то считается, что перенос есть, а если Сn = 1, то переноса нет. В таблице приведён список операций выполняемых в АЛУ. Результат операций над операндами появляется на выходах F0…F3.
АЛУ имеет выход, который обозначен – А=В, Высокий логический сигнал образуется, если F0=F1=F2=F3=1. Этот выход выполнен на схеме с открытым коллектором.
Выходы Р и G используются при построении АЛУ, обрабатывающих числа с разрядностью больше четырёх.
Рисунок 2.1 – Принципиальная схема АЛУ
Таблица 2.1 – Расшифровка операций АЛУ
3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ АЛУ И ИХ АНАЛИЗ
Результаты функционирования арифметико-логического устройства, снятые при нескольких кодах операций, сведены в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Результаты работы АЛУ
|
S |
A |
B |
Cn=1 |
Cn=0 |
M=1 |
|||||||||||||||
|
C’n+4 |
A=B |
F |
C’n+4 |
A=B |
F |
C’n+4 |
A=B |
F |
||||||||||||
|
0000 |
0011 |
0000 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|
0011 |
0011 |
0000 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1011 |
1111 |
0110 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
|
0110 |
1111 |
0110 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
|
1010 |
1111 |
0110 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
Осуществим их проверку. Результаты проверки сведены в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 – Результаты проверки функционирования АЛУ
|
|
S |
A |
B |
Операция |
Проверка |
Результат |
||||||
|
M=1 |
0000 |
0011 |
0000 |
|
|
1100 |
||||||
|
0011 |
0011 |
0000 |
0 |
|
0000 |
|||||||
|
1011 |
1111 |
0110 |
|
|
1111 |
|
0110 |
|||||
|
0110 |
||||||||||||
|
|
0110 |
|
||||||||||
|
0110 |
1111 |
0110 |
|
|
1111 |
|
1001 |
|||||
|
0110 |
|
|||||||||||
|
|
1001 |
|
||||||||||
|
1010 |
1111 |
0110 |
|
0110=0110 |
0110 |
|||||||
|
Cn=1 |
0000 |
0011 |
0000 |
|
0011=0011 |
0011 |
||||||
|
0011 |
0011 |
0000 |
-1 |
-1=1111 |
1111 |
|||||||
|
1011 |
1111 |
0110 |
|
|
1111 |
|
0101 |
|||||
|
0110 |
|
|||||||||||
|
- |
0110 |
|
||||||||||
|
0001 |
|
|||||||||||
|
|
0101 |
|
||||||||||
|
0110 |
1111 |
0110 |
|
- |
1111 |
|
1000 |
|||||
|
0110 |
|
|||||||||||
|
- |
1001 |
|
||||||||||
|
0001 |
|
|||||||||||
|
|
1000 |
|
||||||||||
|
1010 |
1111 |
0110 |
|
|
1111 |
|
|
1111 |
0101 |
|||
|
1001 |
|
0110 |
||||||||||
|
|
1111 |
|
|
0110 |
||||||||
|
+ |
1111 |
|
||||||||||
|
0110 |
|
|||||||||||
|
|
0101 |
|
||||||||||
|
Cn=0 |
0000 |
0011 |
0000 |
|
+ |
0011 |
|
0100 |
||||
|
0001 |
|
|||||||||||
|
|
0100 |
|
||||||||||
|
0011 |
0011 |
0000 |
0 |
0=0000 |
0000 |
|||||||
|
1011 |
1111 |
0110 |
|
|
1111 |
|
0110 |
|||||
|
0110 |
|
|||||||||||
|
|
0110 |
|
||||||||||
|
0110 |
1111 |
0110 |
|
|
1111 |
|
1001 |
|||||
|
0110 |
|
|||||||||||
|
|
1001 |
|
||||||||||
|
1010 |
1111 |
0110 |
|
|
1111 |
|
|
1111 |
|
0110 |
||
|
1001 |
|
0110 |
|
|||||||||
|
|
1111 |
|
|
0110 |
|
|||||||
|
+ |
1111 |
|
+ |
0101 |
|
|||||||
|
0110 |
|
0001 |
|
|||||||||
|
|
0101 |
|
|
0110 |
|
|||||||
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
В ходе выполнения работы было осуществлено знакомство с общими принципами работы арифметико-логического устройства, реализованного на микросхеме К555ИП3. Устройство было собрано методом ручной пайки на учебном макете.
Были подробно изучены 5 арифметических и 5 логических операций, на основании которых была осуществлена проверка исправности устройства. Выходные слова F, полученные на практике, полностью совпадают с расчётными, что свидетельствует о правильности сборки и функционирования АЛУ.