Арифметико логические устройства

Арифметико-логические устройства (АЛУ) используются в цифровой электронике для выполнения ряда математических действий над двоичными словами. Базой любого АЛУ является сумматор, схема которого дополнена цифровой логикой, существенно расширяющие функциональные возможности АЛУ и дающие его перестройку с одной операции на другую.

Обычно арифметико логические устройства четырёхразрядные и для увеличения разрядности объединяются с формированием последовательных или параллельных переносов. Логические возможности АЛУ разных технологий (ТТЛШ, КМОП, ЭСЛ) очень похожи. Благодаря самодвойственности выполняемых операций условное графическое обозначение и таблица истинности АЛУ бывает в двух вариантах, отличающихся взаимно инверсными значениями переменных.

АЛУ на рисунке ниже имеет входы операндов А и В, входы выбора операций S, вход переноса и вход М (режим), сигнал которого определяет тип выполняемых арифметических операций: логические (при М = 1) или арифметико-логические (М = 0). Результат операции выдается на выходах F, выходы G и Н выдают функции генерации и прозрачности, применяемые для организаций параллельных переносов при увеличении размерности АЛУ. Сигнал - выходной перенос, а выход А = В - это выход сравнения на равенство с открытым коллектором.

Арифметико логические устройства лекция

Полный вариант лекции "Арифметико логические устройства" из курса цифровой электроники в формате Word

Перечень выполняемых АЛУ операций представлен в таблице 1 из лекции по ссылке выше. 16 логических операций позволяют воспроизводить все возможные функции двух переменных. В логико-арифметических операциях бывают как логические, так и арифметические операции одномоментно.

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.

В этом случае время выполнения операции над 16-разрядными числами составит t_з = t_зАЛУ+ t_зИП4. Выходы переноса P и G ИС типа ИП4 используются для образования группового переноса.