Арифметичний логічний пристрій (АЛП)

АЛП – призначений для виконання арифметичних та логічний операцій над двома багато розрядними числами. Розглянемо принцип роботи 4-х розрядного швидкісного АЛП ИП3 (К155ИП3, К555ИП3, К531ИП3) (Рис. 7).

clip_image002

Пристрій працює в двох режимах: 4 входи вибору режиму S0 – S3 визначають 24=16 функцій, а за допомогою входу M (mode control) перемикаються режими і АЛП виконує або 16 арифметичних операцій або 16 логічних операцій двох операндів. Для отримання максимальної швидкодії при обробці велико розрядних цифрових слів у схемі АЛП присутня внутрішня СПП (схема прискореного переносу). АЛП може працювати з високими або низькими активними рівнями. На входи clip_image004 (активні рівні низькі) подають 4-х розрядне слово A (операнд A), на входи clip_image006 аналогічне слово операнд B. В таблиці 10 показано вибір функції АЛП при низьких активних рівнях операндів і виходах.

Рис. 7

Таблиця 10

Вибір функції Вихідні дані при активних низьких рівнях
S3 S2 S1 S0 Логічні функції (на вході M – напруга високого рівня) Арифметичні операції (на вході M – напруга низького рівня)
clip_image008

(без переносу)

clip_image010

(з переносом)

н

н

н

н

н

н

н

н

в

в

в

в

в

в

в

в

н

н

н

н

в

в

в

в

н

н

н

н

в

в

в

в

н

н

в

в

н

н

в

в

н

н

в

в

н

н

в

в

н

в

н

в

н

в

н

в

н

в

н

в

н

в

н

в

clip_image012

clip_image014

clip_image016

1

clip_image018

clip_image020

clip_image022

clip_image024

clip_image026

clip_image028

B

A+B

0

clip_image030

AB

A

A-1

AB-1

clip_image030[1]-1

-1

A+(clip_image024[1])

AB+(clip_image024[2])

A-B-1

clip_image024[3]

A+(A+B)

A+B

clip_image030[2]+(A+B)

A+B

A+A

clip_image032

clip_image030[3]+A

A

A

AB

clip_image030[4]

0

A+(clip_image024[4])+1

AB+(clip_image024[5])+1

A-B

clip_image024[6]+1

A+(A+B)+1

A+B+1

clip_image030[5]+(A+B)+1

A+B+1

A+A+1

clip_image034

clip_image036

A+1

На вхід Cn подають вхідний сигнал переносу. Результат виконання однієї з 32-х вибраних функцій АЛП з’являється на виходах clip_image038 (активні рівні). На виході Cn+4 формується сигнал переносу (після 4-х розрядів). АЛП має 3 допоміжних виходи: A=B – вихід компаратора, який відображає рівні операндів і має відкритий колектор; clip_image040 — вихід генерації переносу; clip_image042 — вихід розповсюдження переносу (активні рівні низькі). Виходи clip_image040[1], clip_image042[1] використовуються для організації паралельного переносу між корпусами АЛП, які об’єднуються у багато розрядну схему. Дані на виходах clip_image040[2],clip_image042[2] не залежать від стану входу переносу Cn. Якщо від багатокорпусного АЛП не потребують максимальну швидкодію, то можна використовувати простий режим пульсуючого (послідовного переносу). Для цього вихід переносу Cn+4 з’єднують зі входом переносу Cn наступного АЛП. Для забезпечення швидкісних операцій необхідно використовувати між АЛП ИП3 спеціальну СПП ИП4. На виході компоратора A=B буде напруга високого рівня, якщо на всіх виходах clip_image038[1] присутні високі логічні рівні цей вихід використовується для відображення логічної еквівалентності 4-х бітних слів, якщо АЛП працює в режимі віднімання. Сигнал виходу А=В можна використовувати разом з сигналом Cn+4 для визначення співвідношення: clip_image044 або clip_image046. При високих активних рівнях таблиця 10 має інший вигляд.

Схема прискореного переносу (СПП)

СПП використовують при каскадуванні АЛП, які має ємність 4 біта і більше. Розглянемо принцип роботи швидкісної СПП ИП4 (К155ИП4, К555ИП4, К531ИП4) (Рисунок 8).

clip_image048СПП ИП4 дозволяє об’єднати 4 АЛП ИП3 і отримати 16-ти розрядне АЛП. СПП має вхід прийому сигналу переносу Cn (активний рівень яких — високий) входи для сигналів генерації переносів clip_image050clip_image052 і входи розповсюдження переносів clip_image054. Для цих входів активні рівні – низькі і вони узгоджені аналогічними виходами АЛП ИП3. на 3-х виходах СПП формують 3 сигнали переносу Cn+x, Cn+y, Cn+z з активними високими

Рис. 8

рівнями, які необхідні для роботи АЛП які вона обслуговує. СПП має також два допоміжних виходи для побудови СПП більш високого порядку: clip_image042[3] — розповсюдження переносу; clip_image040[3] — генерація переносу. На рисунку 9 показано під єднання СПП ИП4 к одному АЛП ИП3 при активних низьких логічних рівнях.

clip_image058

Рис. 9

Оставьте комментарий к статье