Раздел: Документация

0 ... 87 88 89 90 91 92 93 ... 119

табл. 6.24 это указано выполняемой в данном случае функцией F(X < У), что означает F(X < Y) = с4 = 1.

Функции G, Р и с4, выполняемые АЛУ 74Д5881Л/74ЛС11881 для прямых операндов, описываются выражениями

G = 53М V РзУзЖ V р3р2д{М V PgPaPiPoM,

Р = РзРгРгРоМ V FA= М, с4 = G V Р с0.

В ариметическом режиме работы (М = 0) эти сигналы совпадают с соответствующими сигналами АЛУ 1533ИПЗ, а в логическом режиме работы (М = 1) - имеют значения

G = 1, Р = FA= = F3 V F2 V Тг V То, с4 = FA=co,

что позволяет использовать их для контроля АЛУ:

сигнал Р = хзуз V х2у2 V xiyi V хоУо - при j = 4 контроль \xi = yi = 1, хотя бы для одной пары разрядов (см. табл. 6.23); 1 сигнал Р = (Xi ф у,) V (х,- ф у<) V (х, ф у,) V (х, ф у,) - при 3 = 9 контроль попарного равенства разрядов х, и у, (при каскадировании АЛУ функции FA- каждого в отдельности АЛУ пользователю недоступны).

531ИК2

531КК2

F3B2

А
0	ALU
1		? <
2
3		G <
S 0 !
		Г
2		0
3
		1
СО
		2
Е
0
1		3
2

А
0 1	ALU	С4
2
3		0VR
в
0 1
		F
2		0
3
		1
СО
		2
F.
0
1		3
2

12 - GHD, 24 - Vcc 8,9,13,16 - МС

ю - GND, го - Vc

ю - GHD, го - Vcc

Рис. 6.114

Кроме универсальных АЛУ, выполняющих все 16 логических операций над двумя переменными, выпускаются также АЛУ с сокращенным числом этих операций. На рис. 6.114 показаны ИС:

531ИК2 - 4-разрядное АЛУ без последовательного переноса с4, допускающее только параллельное каскадирование с использованием сигналов Р и G;

прямые или инверсные операнды. Функции для прямых и инверсных операндов легко могут быть вычислены на основании выражения (6.57). Рассмотрим несколько примеров для прямых операндов.

Пример 1.

Е = ОНО =*• j = 6; Fi = (Xi V у,) ® x,y, ф (с,- V M) =

Г х; ф у,- ф с, при Л/ = 0, т. е. F = X + F+ С0,

~ 1 xi® yi при М = 1, т. е. F = А ф У,

т.е. АЛУ при М = 0 и с0 = 1 производит вычисление разности S = А -У с представлением результата в дополнительном коде. Пример 2.

Е = 1001 =*• j = 9; = (х, V у,) ф х,у, ф (с,- V М) =

Г х, ф yi ф с, при М = 0, т. е. F = X + У + С0,

~ I х,- ф у,- при М = 1, т. е. F = А ф У,

т. е. при М = 0 и со = 0 производится вычисление суммы S - АЧ-У.

Пример 3.

Е = 1100 => j = 12; = х,- ф х ф (с; V М) = Г х, ф х,- ф с,- при М = 0, т.е. F = 2I + С0, \ 1 при М =1, т. е. F = 1,

т. е. при М = 0 производится сдвиг числа А" на один разряд в сторону старших разрядов с записью в младший разряд значения с0.

Имеется 16 различных функций двух переменных, и, как видно из табл. 6.23, все они реализуются АЛУ, приведенными на рис. 6.113. Таким образом, эти АЛУ являются универсальными с точки зрения выполнения логических операций.

С помощью АЛУ можно производить операции сравнения чисел X и У. Так, при j - 9 и М = 1 АЛУ выполняет функцию

зз

FA= == П"®

i=o 1=0

где Fi = х,- ф yi, FA- - функция равнозначности кодов. Для сравнения двоичных чисел можно использовать также операцию вычитания (j = ОНО = 6) - о соотношениях чисел X и У в этом случае можно судить по значению заема с4 (табл. 6.24). Например, для прямых операндов при значении переноса в младший разряд со = 1 перенос из старшего разряда с4 = 0, т. е. при вычислении разности X - У возникает заем, а значит, А < У. В

---

74F382 - 4-разрядное АЛУ с последовательным переносом С4, не допускающее параллельного каскадирования и имеющее выход переполнения OVR (Overflow; см. § 6.9).

Для АЛУ 531ИК2 на рис. 6.114 показаны условные графические обозначения при использовании прямых и инверсных операндов (в скобках указаны номера выводов АЛУ, размещенного в корпусе с 20 выводами). Функции, выполняемые ИС 531ИК2 и 74F382, представлены в табл. 6.25. Если считать, что при Е2 - 0 выполняются арифметические операции, а при Е2 = 1 - логические, то для строки j - 0 функцию, выполняемую для прямых операндов, следует представить в виде:

1 + 1 = 1111 + 0001 = 0000 и с4 = 1.

Таблица 6.25. Функционирование АЛУ 531ИК2

				Прямые	Инверсные
3	Е2 Е\ tio			операнды	операнды
0	0	0	0	1 + 1	1
1	0	0	1	X + Y + Co	X + Y + Co
2	0	1	0	X + Y + Co	X + Y + Co
3	0	1	1	X + Y + Co	X + Y + Co
4	1	0	0	АфУ	АфУ
5	1	0	1	А V У	XkY
6	1	1	0	XkY	X V У
7	1	1	1	1	0

Данные АЛУ могут производить две операции вычитания:

F = A + y + Co = y-A"-l + Coc представлением разности F в дополнительном коде (строка j = 1);

F = X + Y + Cq = X - Y - 1 + Со с представлением разности F в дополнительном коде (строка j = 2).

Сигнал переноса с4 в АЛУ 531ИК2 отсутствуетно при необходимости его можно сформировать из сигналов G и Р:

с4 = G V Р с0 = G-PV Gc0.

Все рассмотренные АЛУ позволяют производить взаимные преобразования прямого, обратного и дополнительного кодов.

Каскадирование АЛУ. Каскадирование m АЛУ можно производить двумя способами: с последовательным и параллельным включением 4-разпялных секпий ИС. Данным методам соответствуют 4ш-разрядные АЛУ с последовательным и

параллельным переносом. На рис. 6.115 показано последовательное включение трех 4-разрядных секций 1533ИПЗ для получения 12-разрядного АЛУ. Так как выходы Fa- выполнены с открытым коллектором, то они соединяются по схеме "монтажное И" для получения 12-разрядной функции равнозначности кодов А\\... А\А0 и В\\.. .В\Ва.

} Для организации параллельного (ускоренного) переноса в 4тп-разрядных АЛУ используются устройства переноса, подобные изображенному на рис. 6.100. Устройства ускоренного переноса (Look-Ahead Carry Generator - генератор ускоренного переноса) будем обозначать аббревиатурой CRU. На рис. 6.116 показаны ИС:

1533ИП4, 564ИП4, 1804ВР1, OD40182 - устройства переноса для обслуживания 4 секций АЛУ;

74Л5882Л - устройство переноса для обслуживания 8 секций АЛУ;

74Л5282 - устройство переноса для обслуживания 4 секций гАЛУ с мультиплексированием двух переносов соо и coi; : 589ИК03 - устройство переноса для обслуживания микропроцессорных секций 589ИК02, основным элементом которых является АЛУ.

Устройства переноса (рис. 6.117) для обслуживания четырех секций АЛУ при использовании прямых операндов описываются функциями:

с4 = G0 V Р0с0, с& = G\ V PiGo V PiP0c0,

с12 = G2 V P2GX V PiGo V P2P{P0c0,

G = G3 V P3G2 V P3P2G1 V T3T2TXG0, P = Р3Р2Р{Р0

(для переносов с; взяты значения i = 4, 8 и 12 в предположении использования 4-разрядных секций АЛУ).

Легко убедиться, что при инвертировании всех входных сигналов получаются функции:

с4 = G0 V iVo, с8 = Gx V PxGo V PiiW 1

c12 = G2VP2G1VP2P1GoVP2P1P0co, J( }

G = G3 V P3G2 V P3P2GX V P3P2PiG0, P = Р3Р2РхРо,

Что соответствует использованию АЛУ с инверсными операндами.

Таким образом, представления устройств переноса 1533ИП4 ifca рис. 6.116 соответствуют двум представлениям АЛУ 1533ИПЗ на рис. 6.113. Переход в АЛУ от прямых операндов к инверсным приводит к инвертированию переносов с0 и с4 и сигналов Р и G, а это, в свою очередь, вызывает инвертирование всех

---

7-4 7-4

Е -Е а о

В

ALU

С4.-I

<Ьсо

I- м

ALU

А- -I -*С0

С4ф-I А4- Г

I- М

да/

j

сс

Рис. 6.115

Д5882Д

РЗ сз	СИ/
Р2 С2
Pt Cl
РО СО со	4582 Дт 2302

8 - GHD, ,8 - V

589Ж03

2I

ЕС8

CPU

iP3 oG3	CRU	,\
iP2 6G2		e <
A PI 6G1		с 4
jpo i GO -j CD		8 12

/1S282

>P3	сж/		s
>G3		P <	)-
>P2 • G2		G <	12
>P1
Gl		С
>P0		4	25
1 CO
			14
С		8
00 01		12	11
so		СУ	13
SI

10 - GHD, 20 - Vcc

14

13 18 13 18 17 20 19 24 23

28 23 28 27 2 1 3

201 13?

Па

18j 13? 14? 13?

To?

JP7	CRU	С
9G7
9P6
9G6		8
9P5
$G5		16
?P4
9 64		24
«РЗ
{сз		32
4.P2
4G2
ht
JG\
jpo
•9 GO
H CO

12 - GM>,24 - Vc 23 - HC

-ДП1882-

8-3 - GHD;21,22 -

14 - GMD, 28 - Vcc

сигналов устройства переноса. На рис. 6.118,а показана структурная схема 16-разрядного АЛУ (ALU-16) с параллельным переносом (входы АЛУ для подачи операндов и управляющих сигналов Ер и

Рз-6,-

1533ИПЗ

[М не показаны). Структура этой схе-j мы полностью соответствует структуре [схемы 4-разрядного сумматора с параллельным переносом на рис. 6.100. Из рис. 6.118,а видно, что структура переносов в ALU-Mi такая же, что и в 4-разрядном АЛУ (ALU-А). Это означает, что вместо каждого ALU-A на рис. 16.118,а можно включить ALU-16 для иолучения ALU-64 с параллельным переносом (рис. 6.118,6). Быстродействие различных АЛУ с последовательным и параллельным переносом приведено в габл. 6.26.

На рис. 6.119 изображена структурная схема 12-разрядного АЛУ с сигналом переноса с\2, построенная на трех JHC 531ИК2 и одной ИС 531ИП4. Проектирование АЛУ большей разрядности (ALU-16, ALU-U и др.) на ИС 531ИК2 выполняется так же, как и на ИС531ИПЗ.Рис. 6.117

При каскадировании секций ALU-4 можно использовать и параллельно-последовательное их включение - ALU-Arrik выполняются с параллельным переносом (к = 1,2,3,...), а между собой они соединяются последовательно подачей выходного сигнала переноса с4т младшей секции на вход с0 следующей секции. На рис. 6.120 показана структурная схема ALU-64 с параллельно-последовательным переносом, построенная на четырех ALU-16c параллельным переносом (т = 4, к = 1,2,3,4). Поскольку перенос с0 последовательно проходит через четыре ALU-16, то его быстродействие ниже, чем у ALU-64 с параллельным переносом, и выше, чем у ALU-64 с последовательным переносом, в котором перенос со последовательно проходит через 16 ALU-4. Каскадирование секций ALU-4 можно выполнить и с параллельно-последовательно-параллельным их включением. Для этого выпускается устройство переноса 74 Л5882 Л (рис. 6.116), позволяющее каскадировать 8 секций ALU-4 или 8 ALU-4т. Данное устройство переноса описывается функциями:

7Т£4

0 ... 87 88 89 90 91 92 93 ... 119