Информатика и выч. техника \ Компьютерные операционные системы

Структура и элементная база цифровых систем. Реализуемая логическая функция. Нагрузочная способность, страница 26

Сумматоры

Обычно в ЭВМ обрабатываются многоразрядные операнды( от одного до нескольких десятков байтов), поэтому в состав машин в качестве отдельного блока включаются многоразрядные сумматоры, построенные на основе одноразрядных сумматоров.

Простейшая схема такого блока строится на сумматорах с последовательным переносом.

C_n₊₁ S_n C₃ S₂ C₂ S₁ C₁ S₀

A_n B_n A₂ B₂ A₁ B₁ A₀ B₀ C₀

При выполнении операции вычитания вычитаемое поступает на вход сумматора в обратном коде, а на вход С₀ поступает “1”, т.е. таким способом формируется дополнительный код.

T_Sn= t_S + (n - 1)t_C

где t_S– задержка выработки суммы

t_C – задержка в цепи формирования переноса в одном разряде

n - количество разрядов сумматора

При большом числе разрядов время получения результата достаточно велико. Поэтому в современных процессорах используются схемы формирования переносов для групп разрядов с введением вспомогательных функций:

G_i = A_iB_i; P_i = A_i Ú B_i; C_i+1 = G_i ÚP_i C_i

Для организации ускоренного переноса между группами разрядов используются вспомогательные функции X и Y. Например, для группы из четырех разрядов

X = G₀ Ú G₁ Ú G₂ Ú G₃ , Y = G₃ Ú P₃G₂ Ú P₃ P₂ G₁ Ú P₃ P₂ P₁G₀

Арифметико-логическое устройство

Арифметико-логическим устройством называется функциональный блок, выполняющий заданный набор арифметических и логических операций над двумя многоразрядными операндами.

Набор операций определяется в зависимости от предполагаемой области его использования.

Обычно АЛУ выполняет набор логических функций, наиболее часто используемых: конъюнкция, дизъюнкция, инверсия, исключающее ИЛИ и др. В состав операций АЛУ обязательно входят сложение и вычитание в различных форматах. В виде микросхем или БИС выпускаются секции АЛУ, работающие с операндами разной длины от 4-х до 16 –ти разрядов. Для обработки операндов большей разрядности включаются параллельно несколько АЛУ, входы С₀ и выходы С_n которых включаются последовательно. Для повышения быстродействия переносы между АЛУ могут включаться через формирователи переноса, как было показано ранее.

АЛУ, имеющие рабочие регистры для хранения операндов, называются регистровыми. В таких АЛУ один из регистров используется для накопления результатов и называется аккумулятором.