Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву 
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Устройство, назначение и принцип действия арифметико-логического устройства. Операции АЛУ.
В курсе цифровые устройства изучается внутреннее устройство двоичных сумматоров, способных осуществить суммирование многоразрядных кодов. Однако кроме операции суммирования часто требуется осуществлять вычитание двоичных кодов. Двоичные коды, при помощи которых можно записывать отрицательные числа уже рассматривались ранее. Там же было показано, что при использовании дополнительных кодов операцию вычитания двух положительных чисел можно заменить операцией суммирования положительного и отрицательного числа, при этом получение отрицательного числа из положительного числа является элементарной операцией. Для этого необходимо инвертировать число и прибавить к нему 1. Схема вычитателя числа A из числа B приведена на рисунке 1, а схема вычитателя числа B из числа A приведена на рисунке 2.
В данных схемах инвертирование числа производится блоком логических инверторов, а прибавление единицы производится подачей питания на вход переноса сумматора PI. Если же потребуется в процессе вычислений изменять арифметическую операцию, то в схему вычислительного устройства можно ввести коммутатор (мультиплексор). Такая схема арифметического устройства приведена на рисунке 3.
В приведённой на рисунке 3 схеме используются четырёхвходовые мультиплексоры, для управления каждым из которых достаточно двух бит. То есть для управления всей схемы в целом достаточно четырёх проводов управления. Построим таблицу операций, которые будет выполнять арифметико-логическое устройство (АЛУ), схема которого приведена на рисунке 3. На результат операции будет влиять вход переноса сумматора PI, поэтому этот вход тоже включим в состав кода, управляющего схемой АЛУ. Операции, которые выполняются арифметической схемой в зависимости от поданного на управляющие линии кода, приведены в таблице 1.
Таблица 1. Коды математических операций арифметического устройства Номер строки |
Управляющий код |
Выполняемая операция | |||||||
| K0 | K1 | K2 | K3 | PI | ||||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | S = A + B | ||||
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | S = A + B + 1 | ||||
| 2 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | S = B − A − 1 | ||||
| 3 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | S = B − A | ||||
| 4 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | S = B − 1 | ||||
| 5 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | S = B | ||||
| 6 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | S = B | ||||
| 7 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | S = B + 1 | ||||
| 8 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | S = A − B − 1 | ||||
| 9 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | S = A − B | ||||
| 10 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | S = −A − B − 2 | ||||
| 11 | 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | S = −A − B − 1 | ||||
| 12 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | S = −B − 2 | ||||
| 13 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | S = −B − 1 | ||||
| 14 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | S = −B − 1 | ||||
| 15 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 | S = −B | ||||
| 16 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | S = A − 1 | ||||
| 17 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | S = A | ||||
| 18 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | S = −A − 2 | ||||
| 19 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | S = −A − 1 | ||||
| 20 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | S = −2 | ||||
| 21 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | S = −1 | ||||
| 22 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | S = −1 | ||||
| 23 | 1 | 0 | 1 | 1 | 1 | S = 0 | ||||
| 24 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | S = A | ||||
| 25 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | S = A + 1 | ||||
| 26 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | S = −A − 1 | ||||
| 27 | 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | S = −A | ||||
| 28 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | S = −1 | ||||
| 29 | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | S = 0 | ||||
| 30 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | S = 0 | ||||
| 31 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | S = +1 | ||||
|
|
Проанализируем эту таблицу. Если на все управляющие входы подать низкий потенциал (Управляющий код равен 0000), то к входу сумматора будут подключены коды A и B без инверсии. В этом случае будет производиться операция суммирования. Эта ситуация отображена первыми двумя строками таблицы выполняемых операций. Операция вычитания осуществляется второй, третьей, восьмой и девятой строкой. В этом случае один из операндов поступает на вход сумматора через блок инверторов. При этом для получения дополнительного кода не хватает единицы, но её можно подать на вход переноса сумматора PI. Ещё одной часто используемой операцией является увеличение числа на единицу или уменьшение числа на единицу. Эти операции позволяют легко организовывать циклы в программе и переходить от предыдущего операнда к следующему. Такие операции могут быть выполнены при помощи кодов, записанных в строках четыре, семь, шестнадцать и двадцать пять. Кроме того, схема арифметического устройства может просто передавать на выход любой из входных кодов без изменения, что позволяет осуществлять копирование данных (суммирование с константой ноль) через это устройство без дополнительных схем коммутации.
