Назначение АЛУ. Схема АЛУ. Примеры операций выполняемых АЛУ

Арифметико-логическое устройство (или АЛУ, ALU) предназначено для обработки информации в соответствии с полученной процессором командой. Примерами обработки могут служить логические операции (типа логического «И», «ИЛИ», «Исключающего ИЛИ» и т.д.) то есть побитные операции над операндами, а также арифметические операции (типа сложения, вычитания, умножения, деления и т.д.). Над какими кодами производится операция, куда помещается ее результат — определяется выполняемой командой. Если команда сводится всего лишь к пересылке данных без их обработки, то АЛУ не участвует в ее выполнении.

Рассмотрим для примера следующую схему АЛУ,
которое выполняется в виде самостоятельной БИС либо входит в состав других более сложных ИМС. АЛУ (рис. 1, а) позволяет производить арифметические и логические операции над n-разрядными входными кодами (n обычно 4, 8 или 16); входные коды обозначены А и В. Сигналы, подаваемые на управляющие входы М, S, определяют, какая именно операция может быть выполнена над входными величинами, а также при выполнении арифметических операций на АЛУ может быть подан сигнал переноса из внешней цепи Р_0, который добавляется в младший разряд АЛУ, на выходе АЛУ формируется сигнал Р₄, переноса из старшего разряда (сигнал переполнения).

Сигнал переноса Р увеличивает результат (число F) на единицу. АЛУ представляет собой логическую схему, имеющую определенное количество входов и выходов, где F— результаты операций в каждом разряде, P₄— сигнал переноса из старшего разряда.

Рис. 1. Арифметико-логическое устройство (а) и микропроцессор (б) — упрощенная структурная схема

Совокупность сигналов на всех входах однозначно определяет совокупность выходных сигналов.

При управляющем сигнале М=0 АЛУ выполняет арифметические операции над n-разрядными входными двоичными числами А и В:

- арифметическое сложение А и В,

- арифметическое сложение А и В с добавлением единицы в младший разряд из внешней цепи (сигнал Р₀),

- арифметическое вычитание В из A,

- арифметическое вычитание B из A с учетом заема единицы из младшего разряда,

- увеличение или уменьшение числа А на единицу,

- пересылка чисел А и В с входа АЛУ на выход,

- сдвиг чисел на один разряд влево (это эквивалентно умножению на два)

- сдвиг чисел на один разряд вправо (эквивалентно делению на два) и др.

Комбинация сигналов S определяет, какая именно математическая операция производится АЛУ.

При М=1 АЛУ выполняет логические операции над функциями A и B (во всех разрядах выполняется одна и та же логическая операция).

Логические операции, выполняемые арифметико-логическим устройством (АЛУ) в зависимости от управляющих сигналов S.

1.Инверсия входного сигнала А.

2. Инверсия логической суммы входных сигналов (стрелка Пирса).

3. Запрет по А.

4. Нуль на выходе при любых значениях входного сигнала (константа 0).

5. Логическая сумма инверсных значений входных сигналов

6. Инверсия входного сигнала В.

7. Сложение по модулю 2 (исключающее ИЛИ, нечет, неэквивалентность)

8. Запрет по В.

9. Импликация от А к В.

10. Эквивалентность (равнозначность, чет)

11. Передача на выход входного сигнала В.

12.Логическое умножение (конъюнкция, «И»)

13. Единица на выходе при любых значениях входного сигнала (константа 1)

14. Импликация от В к А

15.Логическое сложение (дизъюнкция, «ИЛИ») двух или более логических значений.

16. Передача на выход входного сигнала А

Логические операции, выполняемые арифметико-логическим устройством (АЛУ)

 

29. В каких режимах может работать процессор (реальный, защищенный, виртуальный)? Основные характеристики реального режима работы. (л7).

Все 32-разрядные процессоры Intel и совместимые, начиная с 80386-го, могут выполнять программы в нескольких режимах. Режимы процессора предназначены для выполнения программ в различных средах; в разных режимах возможности микропроцессора неодинаковы, потому что команды выполняются по-разному. В зависимости от режима процессора изменяется схема управления памятью системы и задачами. Процессоры могут работать в трех режимах:

• реальном,
• защищенном,
• виртуальном реальном режиме (реальном внутри защищенного).