Арифметико - логическое устройство (алу)

АЛУ предназначено для выполнения арифметических и логических операций над операндами. АЛУ классифицируются следующим образом:

1. По способу действий над операндами. Бывают АЛУ последовательного и параллельного действия. В последовательных АЛУ действия над операндами производятся последовательно разряд за разрядом начиная с младшего. В параллельных АЛУ все разряды операндов обрабатываются одновременно.

2. По виду обрабатываемых чисел АЛУ могут производить операции над двоичными числами с фиксированной или плавающей запятой и над двоично - десятичными числами.

Каждая десятичная цифра записывается четырьмя разрядами двоичного кода.

0001 1001 0111 0001

АЛУ при действии над двоично - десятичными числами должны содержать схему десятичной коррекции. Схема десятичной коррекции преобразует полученный результат таким образом, чтобы каждый двоично - десятичный разряд не содержал цифру больше 9.

При записи числа с фиксированной запятой запятая фиксируется после младшего разряда, если число целое, и перед старшим, если число меньше 1.

При записи чисел с плавающей запятой выделяется целая часть, которая называется мантиссой, и показатель степени, который характеризует положение запятой.

37 и 0.37 - с фиксированной запятой

37*10^-2 - с плавающей запятой

3. По организации действий над операндами различают блочные и многофункциональные АЛУ

В блочных АЛУ отдельные блоки предназначены для действий над двоично - десятичными числами, отдельно для действий над числами с фиксированной запятой, отдельно с плавающей запятой.

В многофункциональных АЛУ одни и те же блоки обрабатывают числа с фиксированной запятой, плавающей запятой и двоично - десятичные числа.

Многофункциональное АЛУ

Клапаны К1 и К2 объединяют сумматоры 1,2 и 3 для действий над числами с фиксированной запятой.

Для действий над числами с плавающей запятой клапан К2 объединяет сумматоры 2 и 3 для обработки мантисс, а клапан К1 отсоединяет первый сумматор от второго. Сумматор 1 обрабатывает порядки.

4. По структуре АЛУ бывают с непосредственными связями и многосвязными. АЛУ с непосредственной связью В многосвязных АЛУ входы и выходы регистров приемников и источников информации подсоединяются к одной шине. Распределение входных и выходных сигналов происходит под действием управляющих сигналов.

В АЛУ с непосредственной связью вход регистра приемника связан с выходом регистра источника операндов и регистра, в котором происходит обработка.

Например, в этой схеме суммирование происходит так: операнды подаются в регистр 1. Регистр 2 является накапливающим сумматором или автоматом с памятью. Он суммирует слагаемые, поступающие в разные моменты времени и передает результат в регистр 3.

Умножение в этом АЛУ происходит так: множимое помещают в регистр 4, множитель - в регистр 1. Регистры 2 и 3 являются кроме того сдвигающими

регистрами. В зависимости от содержимого разряда множителя, множимое сдвигается на один разряд, если множитель содержит 1, и на два, если множитель содержит 0. Эти частные произведения суммируются в регистре 2.

ДЕШИФРАТОР

Дешифратор предназначен для преобразования двоичного кода на входе в управляющий сигнал на одном из выходов. Если входов n то выходных шин должно быть N = 2^n.

X1	X2	X3	Z0	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6	Z7

В зависимости от количества разрядов входного числа и от количества входов элементов, на которых построен дешифратор. Дешифраторы могут быть линейные, у которых все переменные Х1, Х2, Х3 подаются на вход одновременно.

Их быстродействие больше, но более 3-х переменных одновременно подать нельзя, поэтому чаще применяются многокаскадные дешифра-торы. Количество элементов в каждом следующем разряде больше, чем в предыдущем.

На вход первого каскада подается один слог, на вход следующего каскада второй слог и результаты коньюнкций, произведенных в первом каскаде.

Простейший линейный дешифратор можно построить на диодной матрице:

В этой схеме используется отрицательная логика. При подаче "1" на анод диода он закрывается. Если закрыты все 3 диода, подсоединенные к одной гориз. линии то на этой линии потенциал -Е, соответствующий уровню "1".

Многокаскадный дешифратор можно организовать вот таким образом:

Два линейных дешифратора обрабатывают по 2 слова. В последнем каскаде образуются конъюнкции вых. сигнала первого каскада. Многокаскадные дешиф-раторы обладают меньшим быстродействием.