9. Алу. Назначение и устройство

Арифметическо–логические устройства(АЛУ) предназначены для выполнения арифметических и логических операций над n–разрядными операн­дами

А = A_n–1... A₁A₀и В = B_n–1... B₁B₀.

Вид выполняемой операции задается:

● битом М (Mode — режим), позволяющим выбрать арифметическую (М = 0) или логическую (M = 1) операцию;

● 4–разрядным кодом Е₃Е₂Е₁Е₀, позволяющим выбрать одну из 16 арифметиче­ских и 16 логических операций. Логические операции над операндами A и B выполняются поразрядно:

¯A = ¯A₃¯A₂¯A₁¯A₀, ¯B = ¯B₃¯B₂¯B₁¯B₀,

A * B = (A₃* B₃)(А₂* В₂)(А₁* В₁)(А₀* В₀),

где символом « * » обозначена любая двуместная операция алгебры логики (ИЛИ, И, ИЛИ–НЕ, И–НЕ, исключающее ИЛИ и др.).

Помимо операндов на вход АЛУ подается сигнал переноса С₀. Результат вы­полнения операции снимается с выходов в виде функций Fi(i=0,1,2,3) для от­дельных разрядов.

Алу включает в себя:

- блок регистровдля приема и размещения операндов и результатов;

- операционный блок, в котором осуществляется преобразование операндов в соответствии с реализуемыми алгоритмами;

- схемы контроля, обеспечивающие непрерывный оперативный контроль и диагностирование ошибок;

- блок управления(БУ), в котором после приема кода операции (КОП) из центрального устройства управления формируются управляющие сигналы (УС), координирующие взаимодействие всех узлов АЛУ между собой и с другими блоками процессора.

10. Озу. Назначение и характеристики

Сокращенно оперативную память компьютераназываютОЗУ(оперативное запоминающее устройство) илиRAM(random access memory — память с произвольным доступом).

Назначение озу:

· Хранение данных и команд для дальнейшей их передачи процессору для обработки. Информация может поступать из оперативной памяти не сразу на обработку процессору, а в более быструю, чем ОЗУ, кэш-память процессора.

· Хранение результатов вычислений, произведенных процессором.

· Считывание (или запись) содержимого ячеек.

Для характеристики памяти используются следующие параметры:

1. емкость памяти – максимальное количество хранимой информации в байтах;

2. быстродействие памяти – время обращения к памяти, определяемое временем считывания или временем записи информации.

13. Базовые логические элементы.

Базовые логические элементы – это схемы, содержащие элек­тронные ключи и выполняющие основные логические операции. Базовые логические элементы составляют основу для проектирования сложных цифровых устройств, выполняющих различные логические функции. Из алгебры логики известно, что сложные логические функ­ции можно выразить через совокупность конечного числа базисных логических функций. Такие совокупности образуют: базисные логиче­ские функции НЕ (инверсию), И (конъюнкцию), ИЛИ (дизъюнкцию); логические функции НЕ, И; логические функции НЕ, ИЛИ и др. Ука­занные логические функции реализуются в базовых логических элементах.

14. Составные логические элементы.

Такое подключение позволяет реализовать логическую функцию И, называемую «монтажное И». Схему (рис. 2.10. г) используют для расширения числа входов логического элемента.

Следует помнить, что двухтактные выходы ТТЛ нельзя соединять параллельно, это приводит к токовой перегрузке одного из элементов.

Многовходовые составные логические элементы с открытым коллектором и общим сопротивлением нагрузки Rн реализуются наиболее просто, однако они не позволяют получить предельное быстродействие. Более лучший способ увеличения числа входов осуществляется с помощью специальной микросхемы-расширителя, имеющей дополнительные выводы коллектора и эмиттера фазоразделительного каскада VT2 (рис. 2.11). Одноименные вспомогательные выводы нескольких таких элементов можно объединять.