ЛЕКЦИЯ №18

Арифметическо-логическое устройство.

План:

1. АЛУ К155ИП3.

2. Организация цифрового коммутатора на основе АЛУ.

3. Наращивание АЛУ.

Ключевые слова:

Арифметическо-логическое устройство, входы выбора режимов, вход задания характера выполняемых операций, увеличение размерности АЛУ.

В многих сериях ИМС имеются устройства, выполняющие арифметические и логические действия над двоичными словами.

В К155 серии таким устройством является К155ИП3. Это устройство предназначено для выполнения действий над 4 – разрядными словами и имеет следующие входы:

A₀, A₁, A₂, A₃ – для слов;

S₀, S₁, S₂, S₃ – входы выбора режима;

B₀, B₁, B₂, B₃ – ;

M – вход для задания характера действий.

При M = 0 устройство АЛУ арифметические действия, а при M = 1, блокируется меж разрядные переносы и в зависимости от значения сигналов на входах S0S3 выполняются те или иные логические операции:

Сигнал выбора режима				Логические функции	Арифметические функции
S3	S2	S1	S0	M = 1	M =0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1	0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1	0 B AB 1 A	A -1 A+ ()+ A-B-1 -1 A+AB A+B ()+AB AB-1 A+A ()+A ()+A A-1

Сигнал на входе играет роль внешнего переноса. - выход перенос.

На выходах F₀, F₁, F₂, F₃ – выходное слово. Выход - выходной перенос. Выходы G, H функции, генерации и передачи переноса. Выход K – выход компаратора-сравнения на равенство .

АЛУ работает в режиме вычитания . Если A = B, то всех разрядах выходного слова будут нули, соответственно . Если же AB, то .

Параллельное соединение выходов к нескольким АЛУ дает реализацию ююю логики И и позволяет сравнивать на равенство много разрядные слова. Комбинируя сигнал с сигналом переноса на выходе, можно одновременно с признаком равенства получать и признаки неравенства , .

Если A<B, то и при вычитании возникает перенос из старшего разряда, т.ч. . Если же A>B, то и перенос отсутствует, и следовательно . Одновременно .

Логические операции выполняются независимо в каждом разряде.

Арифметические операции выполняются с учетом переносов и заемов. Оба типа операций могут встречаться одновременно.

При обработке слов большой разрядности АЛУ соединяются последовательно. На быстродействие схем сильно влияет время распространения переноса.

Схема суммирования с последовательным переносом.

Для увеличения быстродействия при суммировании много разрядных слов применяются блоки ускоренного переноса, в которых перенос формируется с помощью функции G и передачи переноса И подобно тому, как это происходит в параллельных сумматорах. Один блок ускоренного переноса образует переносы для нескольких АЛУ.

Таким образом составлен модуль ИМС К155ИП4, которой представляет собой схему ускоренного переноса для арифметического узла.

Схема суммирования с ускоренным переносом.

Вопросы для контроля:

1. Для чего предназначено АЛУ?

2. Какие действия над двоичными слова могут выполнятся в АЛУ?

3. Для чего предназначен вход М?

4. Как на основе АЛУ можно реализовать компаратор?

Литература:

1. Схемотехника ЭВМ. Учебник для ВУЗов под редакцией Соловьева Г.Н. – М.; Высш.шк., 1985, с.98-104.

2. Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ – М.; Высш.шк., 1987, с.196-199.