Что ограничивает разрядность управляющего входа арифметически логического устройства

Что такое арифметико-логическое устройство (АЛУ)

Что такое АЛУ? Арифметико-логическое устройство, одна из составляющих процессора. В статье мы приглашаем вас узнать принципы его действия, историю создания, основные характеристики, выполняемые операции, существующие классификации АЛУ.

Определение понятия

Современное многофункциональное АЛУ состоит сегодня из двух частей:

Набор выполняемых операций

Важно знать, какие операции должно исполнять АЛУ для того, чтобы обладать функциональной полнотой. Как правило, хватает четырех:

Если мы обратимся к первым арифметико-логическим устройствам, то увидим, что количество выполняемых ими операций ограничивалось 16-ю. Современные АЛУ способны выполнять сотни! Кстати, число операций и сегодня является важнейшей характеристикой данных устройств.

Классификация АЛУ

По способу представления информации:

По способу действий с операндами:

По применению систем исчисления:

По особенностям использования узлов и элементов:

По временным характеристикам:

По характеристике устройства управления:

Основные функции

Арифметико-логическое устройство является составной частью процессора компьютера. АЛУ будет выполнять следующие функции:

Главные количественные характеристики

Составные части арифметико-логического устройства (ОУ и УУ) определяют количественные характеристики всей системы АЛУ. В частности, это следующее:

Главные качественные характеристики

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) является составной частью процессора. Это определяет его важнейшие качественные характеристики:

История возникновения

Создателем арифметико-логических устройств считается Джон фон Нейман, разработчик компьютеров ЭНИАК (электронных числовых вычислителей).

Архитектура этого изобретения («архитектура фон Неймана») в дальнейшем стала базой, прототипом архитектур и большей части последующих компьютеров. В своих работах ученый указывал на наличие устройств, которые, по его мнению, являются обязательными для каждого компьютера. Среди них было упомянуто АЛУ. Фон Нейман считал, что арифметико-логическое устройство необходимо, потому что позволяет выполнять системе математические базовые операции. Как то: сложение и вычитание, умножение и деление.

Внутреннее устройство АЛУ

Мы уже разобрали, что условно АЛУ можно разделить на две части:

При этом условно состав АЛУ также подвергается следующей градации:

Сами микрокоманды делятся на две категории:

Функции регистров АЛУ

Чтобы иметь представление о работе АЛУ, нам нужно поближе познакомиться с функциями его регистров:

Теперь предлагаем вам обратиться к конкретным алгоритмам работы АЛУ.

Операция сложения

Функционально арифметико-логическое устройство будет состоять из Регистра 1, Регистра 2, сумматора и схемы управления.

Теперь распишем арифметическую операцию по тактам:

Операция вычитания

Давайте рассмотрим выполнение еще одной простой арифметической операции:

Операции в устройстве

Источник

Арифметико-логическое устройство

Пусть операнды имеют вид:

Алгоритм вычислений представлен на рис. 3.1

Исходя из этого, определим состав оборудования, необходимого для реализации АЛУ заданного типа для n = 4 ( таблица 3.1).

Таблица 3.1.

Схема	Разрядность	Функции	Управляющий сигнал
Регистр модуля множимого RGX	8	Загрузка. Сдвиг в сторону младших разрядов.	УС1 УС2
Регистр модуля множителя RGY	4	Загрузка. Сдвиг в сторону старших разрядов.	УС3 УС4
Регистр модуля результата RGZ	8	Загрузка. Установка в » 0 «.	УС5 УС6
Триггер знака множимого TX	Загрузка	УС7
Триггер знака множителя TY	Загрузка	УС8
Триггер знака результата TZ	Загрузка	УС9
АЛУ	8	Комбинационный сумматор	–
Комбинационные схемы	Получение на входе АЛУ сигналов » 0 » или RGX в зависимости от значения y_i	–

Структурная схема устройства представлена на рис. 3.2.

Источник

Арифметико-логическое устройство

Пусть операнды имеют вид:

Алгоритм вычислений представлен на рис. 3.1

Таблица 3.1.

Схема	Разрядность	Функции	Управляющий сигнал
Регистр модуля множимого RGX	8	Загрузка. Сдвиг в сторону младших разрядов.	УС1 УС2
Регистр модуля множителя RGY	4	Загрузка. Сдвиг в сторону старших разрядов.	УС3 УС4
Регистр модуля результата RGZ	8	Загрузка. Установка в » 0 «.	УС5 УС6
Триггер знака множимого TX	Загрузка	УС7
Триггер знака множителя TY	Загрузка	УС8
Триггер знака результата TZ	Загрузка	УС9
АЛУ	8	Комбинационный сумматор	–
Комбинационные схемы	Получение на входе АЛУ сигналов » 0 » или RGX в зависимости от значения y_i	–

Структурная схема устройства представлена на рис. 3.2.

Источник

Арифметико-логическое устройство

Пусть операнды имеют вид:

Алгоритм вычислений представлен на рис. 3.1

Таблица 3.1.

Схема	Разрядность	Функции	Управляющий сигнал
Регистр модуля множимого RGX	8	Загрузка. Сдвиг в сторону младших разрядов.	УС1 УС2
Регистр модуля множителя RGY	4	Загрузка. Сдвиг в сторону старших разрядов.	УС3 УС4
Регистр модуля результата RGZ	8	Загрузка. Установка в » 0 «.	УС5 УС6
Триггер знака множимого TX	Загрузка	УС7
Триггер знака множителя TY	Загрузка	УС8
Триггер знака результата TZ	Загрузка	УС9
АЛУ	8	Комбинационный сумматор	–
Комбинационные схемы	Получение на входе АЛУ сигналов » 0 » или RGX в зависимости от значения y_i	–

Структурная схема устройства представлена на рис. 3.2.

Источник

Арифметико-логическое устройство

Пусть операнды имеют вид:

Алгоритм вычислений представлен на рис. 3.1

Таблица 3.1.

Схема	Разрядность	Функции	Управляющий сигнал
Регистр модуля множимого RGX	8	Загрузка. Сдвиг в сторону младших разрядов.	УС1 УС2
Регистр модуля множителя RGY	4	Загрузка. Сдвиг в сторону старших разрядов.	УС3 УС4
Регистр модуля результата RGZ	8	Загрузка. Установка в » 0 «.	УС5 УС6
Триггер знака множимого TX	Загрузка	УС7
Триггер знака множителя TY	Загрузка	УС8
Триггер знака результата TZ	Загрузка	УС9
АЛУ	8	Комбинационный сумматор	–
Комбинационные схемы	Получение на входе АЛУ сигналов » 0 » или RGX в зависимости от значения y_i	–

Структурная схема устройства представлена на рис. 3.2.

Источник