文档介绍：

6.5 算术逻辑单元

一、ALU 电路

四位 ALU 74181

M = 0 算术运算

M = 1 逻辑运算

S3 ~ S0 不同取值,可做不同运算

ALU

Ai

Bi

Fi

…

Si

M

位片式运算器

4位双极型位片式运算器AM2901,它将ALU、通用寄存器组、多路开关、移位器等逻辑构件集成在一个芯片内。

通用寄存器

寄存器写入数据

八功能的ALU:3种算术运算和5种逻辑运算

4位运算结果

进位

最高位的取值,可作符号位

运算结果溢出信号

运算结果为零信号

执行直送、左移一位或右移一位的操作

控制数据发送的去向以及是否进行移位操作

G P

超前进位信号

实现乘、除运算时用作乘商存储器

AM2901选择数据来源

编码 I2 I1 I0

数据来源

R

S

L L L

A

Q

L L H

A

B

L H L

0

Q

L H H

0

B

H L L

0

A

H L H

D

A

H H L

D

Q

H H H

D

0

AM2901 运算功能

编码 I5 I4 I3

运算功能

L L L

R+S

L L H

S-R

L H L

R-S

L H H

R∨S

H L L

R∧S

H L H

/R∧S

H H L

R⊕S

H H H

R⊕S

AM2901 选择结果处理

编码

结果处理

I8 I7 I6

通用寄存器组

Q寄存器

Y输出

L L L

F→Q

F

L L H

F

L H L

F→B

A

L H H

F→B

F

H L L

F/2→B

Q/2→Q

F

H L H

F/2→B

F

H H L

2F→B

2Q→Q

F

H H H

2F→B

F

运算示例:

R1+R0 =>R1

R1 <= port B 0001

R0 <= port A 0000

数据来源:I2 I1 I0: L L H

运算功能:I5 I4 I3: L L L

选择结果:I8 I7 I6: L H H

二、快速进位链

1. 并行加法器

= Ai Bi + (Ai+Bi)Ci-1

di = Ai Bi 本地进位

ti = Ai + Bi 传送条件

则 Ci = di + tiCi-1

Si = Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1

Ci = Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1

FAn

FAn-1

FA1

FA0

FAn-2

Cn

Sn

Cn-1

Sn-1

Cn-2

Sn-2

…

C1

S1

C0

S0

C-1

A0

B0

A1

B1

An-2

Bn-2

An-1

Bn-1

An

Bn

6.5

2. 串行进位链

进位链

传送进位的电路

串行进位链

进位串行传送

以 4 位全加器为例,每一位的进位表达式为

C0 = d0 + t0C-1

C1 = d1 + t1C0

C2 = d2 + t2C1

C3 = d3 + t3C2

= d0 • t0C-1

4 位全加器产生进位的全部时间为 8ty

n 位全加器产生进位的全部时间为 2nty

&

&

&

&

&

&

&

&

C3

t3

t2

t1

t0

C2

C1

C0

C-1

d3

d2

d1

d0

设与非门的级延迟时间为ty

6.5

3. 并行进位链

n 位加法器的进位同时产生

(先行进位,跳跃进位)

各进位信号的产生不与低位的进位信号有关,而只与两个参加运算的数和C0有关.

内容来自淘豆网www.taodocs.com转载请标明出处.