مقاله بررسی مدارهای ALU

مقاله بررسی مدارهای ALU
رشته تحصیلی : فنی و مهندسی

فرمت فایل : doc

تعداد صفحات : 13

حجم فایل (به کیلوبایت) : 431

فرمت دانلود : رار/ زیپ

مبلغ : 3700 تومان

خرید و دانلود

مقاله بررسی مدارهای ALU در 13 صفحه ورد قابل ویرایش 

واحد محاسباتی، منطقی و شیفت (ALU) 

در كامپیوتر، به جای اجرای ریز عملیات بر روی هر ثبات، معمولاً یك سری ثبات به یك واحد مشترك محاسباتی، منطقی و شیفت ALU متصل می‌گردند. برای اجرای یك ریز عملیات، محتوای ثبات بخصوصی در ورودی ALU مشترك قرار می‌گیرد. واحد ALU عملیات مربوط را انجام می‌دهد، و نتیجه به ثبات موردنظر منتقل ی‌شود. چون ALU یك مدار تركیبی است، بنابراین، انتقال اطلاعات از ثبات منبع، به ALU و وارد كردن نتیجه به ثبات مقصد، در یك پریود پالس ساعت انجام می‌شود.

مدار محاسباتی

ریز عملیات ریاضی جدول (4-3) را می توان در یك مدار محاسباتی انجام داد. مبنای اولیه این مدار محاسباتی جمع كننده است كه با كنترل اطلاعات ورودی به این جمع كننده، می‎توان عملیات مختلف ریاضی را انجام داد.

مدار شكل 2 یك مدار محاسباتی چهار بیتی را نشان می‎دهد. این مدار دارای 4 جمع كننده كامل FA و چهار مالتیپلكسر برای انتخاب عملیات مختلف می‎باشد. مدار مذكور دارای چهار بیت ورودی A است كه مستقیماً به ورودی های X جمع كننده ها وارد می‎شود و چهار بیت عدد B ، و مكمل آنها  نیز به ورودی های 0 و 1 مالتیپلكسرها متصل شده است. در ورودی دیگر مالتیپلكسرها مقادیر 0 و 1 قرار داده شده است و خروجی های مالتیپلكسرها نیز به ورودی Y جمع كننده ها اتصال دارد. چهار مالتیپلكسر مذكور توسط دو بیت انتخاب S1S0 كنترل می‎شوند. بیت نقلی Cin ، به ورودی كوچكترین بیت جمع كننده متصل گردیده و بقیه بیت های نقلی خروجی جمع كننده ها، به ورودی بیت های نقلی جمع



 


كننده بعدی، وصل شده است.

 



جدول (4-6)

 


 


 

پیاده‌سازی سخت‌افزاری

برای پیاده‌سازی ریز عملیات منطقی، لازم است برای هر بیت دو ثبات، مدارهای منطقی لازم پیش‌بینی شود. گرچه 16 ریز عملیات منطقی در جدول (4-6) تعریف شده‌است ولی اكثر كامپیوترها فقط عملیات XOR, OR, AND (یا منحصر) و مكمل آنها را انجام می‌دهند، چون بقیه عملیات را می‌توان از تركیب آنها بدست‌آورد.

شكل (4-10) مدار عملیات مذكور برای یك بیت را نشان می دهد. در این شكل هریك از عملیات منطقی توسط گیتهای مربوطه ایجاد و وارد مالتیپلكسر MUX، 1×4 می‌شوند. دو ورودی انتخاب S1S0 مالتیپلكسر نیز، هریك از خروجی گیتهای مذكور را مطابق جدول شكل (4-10 ب) انتخاب، و به خروجی E I منتقل می‌كنند. بدیهی است برای n بیت، كافی



 


است n بار مدار مذكور تكرار و S1S0 به تمام آنها متصل شود.

 

جدول (4-10)

 

ریز عملیات شیفت

ریز عملیات شیفت برای انتقال اطلاعات و عملیات ریاضی مصرف می‌شود. محتوای یك ثبات می‌تواند به چپ یا راست شیفت داده شود. در زمانی كه شیفت به چپ انجام می‌شود، ورودی سری اطلاعات را به فلیپ فلاپ اول منتقل می‌كند. در موقعی كه شیفت به راست انجام می‌شود، ورودی سری، اطلاعات را به بزرگترین بیت منتقل می‌كند. اصولاً سه نوع شیفت منطقی، چرخشی و ریاضی وجود دارد.