Балаковский Институт Техники Технологии и Управления

Факультет инженерно-строительный

Кафедра УИТ

Лабораторная работа № 4.

Арифметическо – логическое устройство.

Выполнили: студенты гр. УИТ-42в

Прожерина А.Н.

Агафонкина А.П.

Барышников А.В.

Дитюк Е.М.

Шаблов И.А.

Проверила: Садчикова Г.М.

Балаково

2001

Арифметическо – логическое устройство.

Цель работы: Знакомство с принципом работы арифметическо - логического устройства (АЛУ). Получение практических навыков работы с алу.

1.Основные понятия.

По своим функциям АЛУ является операционным блоком, выполняющим микрооперации, обеспечивающим прием из других устройств операндов, их преобразование и выдачу результатов преобразования в другие устройства.

Арифметическо - логические устройства служат для выполнения арифметических и логических преобразований над словами, называемые в этом случае операндами. Выполняемые в АЛУ операции можно разделить на следующие группы:

- операции двоичной арифметики для чисел с фиксированной точкой;

- операции двоичной арифметики для чисел с плавающей точкой;

- операции десятичной арифметики;

- операции специальной арифметики;

- операции над логическими кодами(логические операции);

- операции над алфавитно-цифровыми полями.

Современные ЭВМ общего назначения обычно реализуют операции всех приведенных выше групп, а малые и микро ЭВМ, микропроцессоры и специализированные ЭВМ часто не имеют аппаратуры арифметики чисел с плавающей точкой, десятичной арифметики и операций над алфавитно-цифровыми полями. В этом случае эти операции выполняются специальными подпрограммами. К арифметическим операциям относятся сложение, вычитание, вычитание модулей (“короткие операции”) и умножение и деление (“длинные операции”). Группы логических операций составляют операции дизъюнкция (логическое ИЛИ) и конъюнкция (логическое И) над многоразрядными двоичными словами, сравнение кодов на равенство Специальные арифметические операции включают в себя нормализацию, арифметический сдвиг (сдвигаются только цифровые разряды, знаковый разряд остается на месте), логический сдвиг (знаковый разряд сдвигается вместе с цифровыми разрядами). Обширна группа операций редактирования алфавитно-цифровой информации. Параметры для АЛУ современных ЭВМ: длина слова 32 разряда (4 байта), скорость работы - миллионы сложений чисел с фиксированной точкой в секунду.

2. Описание работы стенда.

Лабораторный стенд “АЛУ” предназначен для действий с двумя четырехразрядными двоичными словами: А=А₃А₂А₁А₀ и В=В₃В₂В₁В₀ (Рис. 1). Конкретный вид операции, выполняемой АЛУ, задается пятиразрядным кодом на входах МF₃F₂F₁F₀. Всего стенд способен выполнить 2⁵=32 операции: 16 логических (И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ и др.) и 16 арифметических и арифметико-логических (сложение, вычитание, сравнение чисел и лр). Операции сложения и вычитания проводятся с ускоренным переносом из ряда в ряд. На выходах S₀, S₁, S₂ и S₃ формируются результаты логических преобразований и арифметических действий.

На выходе переноса С₄ образуется сигнал старшего (пятого) разряда при выполнении арифметических операций.

Слова А и В, подлежащие обработке, могут быть представлены в положительной либо отрицательной логике. Таблицы истинности для каждого варианта логики различны (Таблица 1).

Рисунок 1

Таблица 1. Функциональная зависимость выходов микросхемы К155ИП3 от состояния входов.

Входы выбора функции				Вход-выход (отрицательная логика)		Вход-выход (положительная логика)
F3	F 2	F1	F0	Логическая функция (М=Н)	Арифметическое действие (М=L; С=L)	Логическая функция (М=Н)	Арифметическое действие (М=L; С=H)
L	L	L	L	А	А - 1	А	А
L	L	L	H	АВ	АВ - 1	А v В	А v В
L	L	H	L	А v В	АВ - 1	АВ	А v В
L	L	H	H	Логическая1	- 1	Логический0	- 1
L	H	L	L	А v В	А + (А v В)	АВ	А + АВ
L	H	L	H	В	АВ +(А v В)	В	(А v В)+ АВ
L	H	H	L	А В	А -В - 1	А В	А -В -1
L	H	H	H	А v В	А v В	АВ	АВ -1
H	L	L	L	АВ	А +(А v В)	А v В	А + АВ
H	L	L	H	А  В	А +В	А  В	А + В
H	L	H	L	В	АВ +(А v В)	В	(А v В) + АВ
H	L	H	H	А v В	А v В	АВ	АВ - 1
H	H	L	L	Логический0	(А + А)*	Логическая1	(А + А)*
H	H	L	H	АВ	АВ + А	А v В	(А v В) + А
H	H	H	L	АВ	АВ +А	А v В	(А v В) + А
H	H	H	H	А	А	А	А - 1