Исследование полупроводниковых диодов, тиристоров и транзисторов. Принципы работы диодов, стабилитронов тиристоров и транзисторов на основе их вольтамперных характеристик, страница 23

Аппаратно АЛУ кроме набора логических элементов содержит многоразрядный сумматор, например, 16-ти или 32-х разрядный.

Схема простейшего одноразрядного сумматора изображена на рис. 9.1. Сумматор состоит из двух полусумматоров, каждый из которых содержит по два логических элемента: "Исключающее ИЛИ" (=1) и "И" (&).

0

Рис. 9.1

Первый полусумматор арифметически складывает два бита: число B₀ и перенос P_n . Результат суммы по модулю 2 появляется на выходе элемента «=1». В случае поступления двух логиеских единиц от B₀ и P_n  на выходе элемента «И» появляется «1». Второй  полусумматор аналогично производит сложение бита суммы от первого полусумматора с битом числа A₀. В результате этого на выходе полного сумматора Σ₀ появляется сумма 3-х бит по модулю 2 и общий перенос P_n+1, снимаемый с выхода логического элемента “ИЛИ” (1), который используется для передачи сигнала переполнения на следующий сумматор старшего разряда. Для сложения двух четырехразрядных чисел (операндов) А и В требуется 4 сумматора, выходы которых Σ₀, Σ₁, Σ₂, Σ₃ отображают результат сложения, а общий выход переноса P_n+4 подается в следующий 5-ый разряд, в случае, если результат сложения не вписывается в 4-х разрядный формат, т.е. Σ >15.

Логическая операция "ИЛИ" дизъюнкция обозначается символом ∨ ( A∨ B), операция "И" конъюнкция – символом ∧ ( A∧ B) и операция "Исключающее ИЛИ" – символом ⊕ ( A⊕ B).

Таблица 9.1  Пример выполнения арифметическо-логических операций над числами A = 3 и B = 6 и записью результата F

Пример выполнения указанных операций над числами А и В приведен в табл. 9.1. Аналогичные операции с инверсным кодом од-

ного из чисел обозначается черточкой, например, А ∧ B, а если ре-

зультат инверсный, то  А∧В.

Арифметические операции сложение (+) и вычитание (-) отображены в табл. 9.1. Для выполнения операции вычитания, например A− B, используется тот же сумматор A+ (−B), но отрицательное число − B предварительно должно быть представлено в дополнительном коде. Для этого прямой код положительного числа В инвертируют, а затем прибавляют к нему единицу (в АЛУ эта операция выполняется автоматически). Например, представить в дополнительном коде число B = 0110:

− B = 0110 → инв. 1001+ 0001=1010.

Знак 1 в старшем разряде означает, что число отрицательное. Если после вычитания результат оказался отрицательным, то для представления его в положительном эквиваленте полученное число переводят из дополнительного кода в прямой  код по такому же правилу, т.е. сначала число инвертируют, а затем прибавляют единицу

(см. табл. 9.1).

В таблице 9.2 приведен выбор логических или арифметических операций над операндами А и В, выполняемых микросхемой К155ИП3 (АЛУ) в зависимости от кода команды S и сигнала на входе переноса Р_n .

Таблица 9.2

Выбор функций АЛУ