Тема: Арифметико-логічні пристрої

Більшість комп'ютерів містять одну схему для виконання операцій І, АБО і додавання над двома машинними словами. Звично така схема для n-бітних слів складається з n ідентичних схем для індивідуальних бітових позицій. На мал. 4.1 зображена така схема, яка називається арифметико-логічним пристроєм, або АЛП. Цей пристрій може обчислювати одну з 4 наступних функцій: А І В, А АБО В, В и А+В. Вибір функції залежить від того, які сигнали надходять на лінії F₀ і F,: 00,01,10 або 11 (у двійковій системі числення). Відзначимо, що тут А+В означає арифметичну суму А та В, а не логічну операцію І.

У лівому нижньому куті схеми знаходиться двохрозрядний декодер, який породжує сигнали включення для чотирьох операцій. Вибір операції визначається сигналами керування F₀ і F₁. У залежності від значень F₀ і F₁ вибирається одна з чотирьох ліній дозволу, і тоді вихідний сигнал обраної функції проходить через останній вентиль АБО.

У верхньому лівому куті схеми знаходиться логічний пристрій для обчислення А І В, А АБО В та Б, але принаймні один з цих результатів проходить через останній АБО вентильу залежності від того, яку з дозволенних ліній вибрав декодер. Тому що рівно один з вихідних сигналів декодера буде дорівнювати 1, і запускатися буде рівно один з чотирьох вентилів І. Інші три вентилі будуть видавати 0 незалежно від значень А та В.

АЛП може виконувати не тільки логічні й арифметичні операції над А та В, але і робити їх рівними нулю, заперечуючи ENA (сигнал дозволу А) чи ENB (сигнал дозволу В). Можна також одержати А, установивши INVA (інверсію А). За нормальних умов ENA та ENB дорівнюють 1, щоб дозволити надходження обох вхідних сигналів, а сигнал INVA дорівнює 0. В цьому випадку А та В надходять в логічний пристрій без змін.

У нижньому правому куті знаходиться повний суматор для підрахунку суми А та В і для здійснення переносів. Переноси необхідні, оскільки кілька таких схем можуть бути з'єднані для виконання операцій над цілими словами. Однорозрядні схеми, подібні тій, котра зображена на мал. 4.1, називаються розрядними мікропроцесорними секціями. Вони дозволяють розроблювачу зконструювати АЛП будь-якої бажаної ширини. На мал. 4.2 показана схема 8-розрядного АЛП, зкладеного з восьми однорозрядних секцій. Сигнал INC (збільшення на одиницю) потрібний тільки для операцій додавання. Він дає можливість обчислювати такі суми, як А+1 і А+У+1.

Контрольні питання:

1. Що таке АЛУ?

2. Структурна схема АЛУ.

3. Допоміжні функції АЛУ.

4. Повний суматор.