Часть процессора, выполняющая арифметические, логические и иные операции над данными, называется арифметико-логическим устройством

Обычно АЛУ, обеспечивающие выполнение действий над n-разрядными данными, состоят из n одинаковых схем, которые выполняют эти действия над двумя битами. Такие схемы называются одноразрядными АЛУ. На рис. 3.14 приведена упрощенная схема одноразрядного АЛУ, которое может выполнять логические операции отрицания, конъюнкции, дизъюнкции и арифметического сложения над двумя битами данных.

В схему по трем основным входным линиям поступают два бита данных, а и b, а также бит переноса из предыдущего разряда p_in. Кроме того, в схему поступают два управляющих бита, р и q, значения которых определяют выбор желательной операции. На выходах схема формирует бит результата R и бит переноса в следующий разряд p_ont. Одноразрядное АЛУ содержит блок выполнения логических операций, отвечающий за операции отрицания, дизъюнкции и конъюнкции, полный сумматор, отвечающий за арифметическое сложение, и дешифратор, организующий выбор требуемой операции.

Простой подсчет показывает, что для реализации описанного одноразрядного АЛУ требуется 67 транзисторов, а для аналогичного арифметико-логического устройства, обеспечивающего действия над n-разрядными данными, 67n транзисторов. Например, для шестнадцатибитного АЛУ нужно 1072 транзистора. На рис. 3.14 рассмотрен значительно упрощенный вариант схемы, который отражает только некоторые принципы устройства АЛУ. Реальные АЛУ процессоров могут выполнять значительно большее количество операций, устроены более сложно и, естественно, требуют гораздо большего количества транзисторов.

Одноразрядные схемы, подобные показанной на рис. 3.14 называют разрядными микропроцессорными сексиями. Они позволяют разработчику строить АЛУ любой разрядности. На рис. 3.15. показана схема 8-разрядного АЛУ, составленного из восьми одноразрядных секций.

Рис. 3.15. Восемь одноразрядных секций, соединенных в 8-разрядное АЛУ. Для упрощения схемы сигналы разрешения и инверсии не показаны.

Дата добавления: 2014-01-04