Jednostka arytmetyczno-logiczna

Wykład nr 6 z Podstaw Informatyki

Podstawy arytmetyki binarnej

●

W komputerach stosowany jest binarny sys-tem reprezentacji liczb całkowitych (zapis uzupełnieniowy do 2)

●

Podstawową operacją jest dodawanie

●

Odejmowanie to dodawanie liczby przeciw-nej

●

Mnożenie to wielokrotne dodawanie tej sa-mej liczby

Elementy składowe JA-L

●

Dwie techniki realizacji operacji na słowach maszynowych:

●

szeregowa

●

równoległa

●

Pojedynczy moduł (operator elementarny) operuje na pojedynczym bicie argumentu (-ów)

●

Rejestr akumulatora przechowuje wyniki operacji (a czasem stanowi też jeden z argumentów)

Wersje jednostki arytmetyczno-lo-

gicznej

●

Dwuwejściowa

●

Z akumulatorem jako argumentem

Wersje jednostki arytmetyczno-lo-

gicznej

●

Dwuwejściowa

●

Z akumulatorem jako argumentem AK

Wersje jednostki arytmetyczno-lo-

gicznej

●

Dwuwejściowa

●

Z akumulatorem jako argumentem Q

Q

T

R

E

L

S

C

S

R

AK

Sygnał

Obwód

sterujący

elementarny

Q

Q

Q

Q

T

R

T

R

E

L

E

L

S

C

S

C

S

R

S

R

Wersje jednostki arytmetyczno-lo-

gicznej

●

Dwuwejściowa

●

Z akumulatorem jako argumentem AK

JAL

Wersje jednostki arytmetyczno-lo-

gicznej

●

Dwuwejściowa

●

Z akumulatorem jako argumentem Q

Q

T

R

AK

E

L

S

C

S

R

Sygnał

sterujący

JAL

Obwód

elementarny

Q

Q

T

R

E

L

S

C

S

R

Operacje w JAL

●

Przepisywanie

przep (we) → AK

●

Negacja

nie

~(we) → AK

●

Suma logiczna

lub

(Ak) ∨ (we) → AK

●

Iloczyn logiczny i

(Ak) ∧ (we) → AK

●

Dodawanie

dod

(Ak) + (we) → AK

●

Odejmowanie

ode

(Ak)-(we) → AK

weak

Realizacja przepisywania

Q

Q

T

R

E

L

S

C

S

R

weak

Q

Q

T

R

E

L

S

C

S

R

Realizacja negowania

Q

Q

T

R

E

L

S

C

S

R

weak

Q

Q

T

R

E

L

S

C

S

R

Realizacja sumy logicznej

Q

Q

T

R

E

L

S

C

S

R

weak

Q

Q

T

R

E

L

S

C

S

R

Realizacja iloczynu logicznego

Q

Q

T

R

E

L

S

C

S

R

weak

Q

Q

T

R

E

L

S

C

S

R

Realizacja dodawania arytmetycz-

nego

Q

Q

T

R

E

L

S

C

S

R

weak

Σ

Q

Q

T

R

E

L

S

C

S

R

Półsumator

a

b

s

p

a

s

0

0

0

0

0

1

1

0

b

½Σ

1

0

1

0

p

1

1

0

1

a

s

s = a  b

b

p = a · b

p

Sumator

●

Uwzględnia przeniesienie z poprzedniego bitu

●

Stanowi połączenie dwóch półsumatorów pi-1

½Σ

si

ai

pi

b

½Σ

i

Przykładowa realizacja JAL

Q

Q

T

R

E

L

S

C

S

R

weak

przep

dod

przep

ode

lub

i

pi

pi-1

Σ

dod

ode

weja

i-ta linia magistrali S

Podsumowanie

●

Jednostka arytmetyczno-logiczna

●

1-wejściowa

●

2-wejściowa

●

Obwód elementarny i sposób realizacji pod-stawowych funkcji w JAL

●

Schemat prostego układu JAL dla pojedyn-czego bitu