Очень много всего по схемотехнике (9)

Посмотреть архив целиком

9. АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОИСТВО (АЛУ)

 

Это специализированные микросхемы, выполняющие в соответствии с программой арифметические или логические операции над двумя двоичными числами.

АЛУ типа ИП3 предназначено для действий с двумя четырехразрядными двоичными словами: A = A3A2A1A0 , B = B3B2B1B0. Конкретный вид операции, выполняемой микросхемой, задается 5-разрядным кодом на входах M S3 S2 S1 S0 . Всего АЛУ может выполнить 32 операции: 16 логических (И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, исключающее ИЛИ и др.) и 16 арифметических (сложение, вычитание, удвоение, сравнение чисел и др.). Операции сложения и вычитания проводятся с ускоренным переносом из разряда в разряд. Кроме того, имеется вход приема сигнала переноса С. На выходах F0 , F1 , F2 , F3 формируются результаты логических преобразований и арифметических действий.

Примечание. ИС134ИП3 выполняет операции в основном за время не более 180 нс, кроме режима "Компаратор" (400 нс).

На выходе переноса С4 образуется сигнал для старшего (пятого) разряда при выполнении арифметических операций. Дополнительные выходы - образования ускоренного переноса G и распространения ускоренного переноса P. Они используются при организации много разрядных АЛУ в случае их сочетания с блоком ускоренного переноса типа ИП4.

Слова A и B, подлежащие обработке, могут быть представлены в положительной либо отрицательной логике. Таблицы истинности для каждого варианта логики различны (табл.47,48). Во избежание путаницы уровни сигналов обозначены в них буквенными символами. Результаты арифметических операций выражены в дополнительном коде.

Таблица 47

 

Таблица 48

Примечания.

1. L - низкий уровень напряжения; H - высокий уровень напряжения.

2. Операции типа A*B, A+B, A*B - логические, выполняются отдельно в каждом разряде АЛУ без учета переноса;

3. Oперации A+B, A-B - арифметические.

Как отмечалось, числа в дополнительном и в обратном кодах связаны простым соотношением Nдоп= Nобр+ 1 или Nобр = Nдоп - 1. Поэтому в тех строках таблицы, где указана операция "минус 1", результат операции представлен в обратном коде.

Старший разряд кода выбора операции (вход Ь) определяет характер действий, выполняемых АЛУ. Когда на этом входе сигнал высокого уровня, АЛУ производит логические операции поразрядно над каждой парой бит слов A и B. Внутренний перенос между разрядами в этом режиме бездействует. Арифметические операции выполняются, когда на входе M действует низкий потенциал, который является также разрешающим сигналом для переноса между разрядами. Выходной сигнал формируется с учетом состояния входа переноса. Оба сигнала переноса - входной С и выходной С4 - инверсные относительно сигналов на входах A и B, т.е. когда слова A и B - в положительной логике, сигналу переноса соответствует низкий уровень напряжения на соответствующем выводе, а в отрицательной логике - наоборот.

Если АЛУ выполняет логико-арифметическую операцию, логическая операция реализуется поразрядно, а арифметическая - с переносом. Например, входному коду M S3S2S1S0 = L H H L H соответствует операция A B плюс A (отрицательная логика), где A B - логическое умножение двух слов. Если A = 1010(2) и B = 0111(2), то первая операция дает A B = 1010(2) и, следовательно, 0010(2) плюс 1010(2) = 1100(2).

При использовании АЛУ в качестве компаратора сигнал снимают с выхода A = B (вывод 14). Этот выход с открытым коллектором ,и его следует подключать к источнику питания через внешний резистор 1 кОм. Когда числа A и B равны, на выходе A = A формируется сигнал высокого уровня. Одновременно сигнал на выходе С4 (вывод16) характеризует соотношение между числами A и B (таблица 49).

Таблица 49

Для арифметических действий со словами большой длины АЛУ включают последовательно. Соединяют выход переноса С предыдущей ИС с входом переноса С последующей. Если пред`являются жесткие требования к быстродействию ИС, то возможна организация ускоренного переноса с помощью ИС типа ИП4 (рис.276).

Рис.276

В этом случае время выполнения операции над 16-разрядными числами составит tз = tзАЛУ + tзИП4. Выходы переноса P и G ИС типа ИП4 используются для образования группового переноса.

 


Случайные файлы

Файл
24968.rtf
120862.doc
147717.rtf
29834.rtf
92078.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.