دانلود مقاله مدارهای ALU

دانلود مقاله مدارهای ALU

واحد محاسباتی، منطقی و شیفت (ALU)
در کامپیوتر، به جای اجرای ریز عملیات بر روی هر ثبات، معمولاً یک سری ثبات به یک واحد مشترک محاسباتی، منطقی و شیفت ALU متصل می‌گردند. برای اجرای یک ریز عملیات، محتوای ثبات بخصوصی در ورودی ALU مشترک قرار می‌گیرد. واحد ALU عملیات مربوط را انجام می‌دهد، و نتیجه به ثبات موردنظر منتقل ی‌شود. چون ALU یک مدار ترکیبی است، بنابراین، انتقال اطلاعات از ثبات منبع، به ALU و وارد کردن نتیجه به ثبات مقصد، در یک پریود پالس ساعت انجام می‌شود.
مدار محاسباتی
ریز عملیات ریاضی جدول (۴-۳) را می توان در یک مدار محاسباتی انجام داد. مبنای اولیه این مدار محاسباتی جمع کننده است که با کنترل اطلاعات ورودی به این جمع کننده، می‎توان عملیات مختلف ریاضی را انجام داد.
مدار شکل ۲ یک مدار محاسباتی چهار بیتی را نشان می‎دهد. این مدار دارای ۴ جمع کننده کامل FA و چهار مالتیپلکسر برای انتخاب عملیات مختلف می‎باشد. مدار مذکور دارای چهار بیت ورودی A است که مستقیماً به ورودی های X جمع کننده ها وارد می‎شود و چهار بیت عدد B ، و مکمل آنها   نیز به ورودی های ۰ و ۱

شکل ۱ : یک مدار محاسباتی ۴ بیتی
خروجی جمع کننده طبق رابطه:            D=A+Y+Cin
عمل جمع را انجام می دهد، که A یک عدد ۴ بیتی در ورودی Y , X چهار بیت، ورودی دیگر جمع کننده، و Cin بیت نقلی ورودی می‎باشد. با کنترل نمودن مقدار Y توسط دو بیت انتخاب S1 , S0 ، می‎توان هشت عمل ریاضی جدول ۱ را با این مدار انجام داد.
جدول ۱ : جدول محاسبات ریاضی

به ازاء S1S0=1 باشد، اطلاعات، از ورودی ۳ مالتیپلکسرها، که برابر ۱ است، وارد مالتیپلکسرها می‎شود و در نتیجه ورودی Y جمع کننده ها برابر یک است. و چون ۱۱۱۱ مکمل ۲ عدد ۰۰۰۱ است، بنابراین عدد A با مکمل ۲ عدد یک جمع شده یعنی از عدد A یکی کسر می گردد پس D=A-1 است (در حالتیکه Cin=0). اگر Cin=1 باشد D=A-1+Cin=A می‎شود یعنی اطلاعات ورودی عیناً به خروجی انتقال داده می‎شود.
به این ترتیب با کنترل مقادیر S1S0 در مدار مذکور، می‎توان هر یک از عملیات، جمع، جمع با بیت نقلی، تفریق، یک اضافه کردن، یک کم کردن …، را انجام داد.