Структура АЛУ

Понятие АЛУ

Рисунок 75 - Схема АЛУ

АЛУ – одна из основных функциональных частей процессора, осуществляющая непосредственное преобразование информации.

Все операции, выполняемые в АЛУ, можно разделить на следующие группы:

¨ операции двоичной арифметики для чисел с фиксированной точкой;

¨ операции двоичной (шестнадцатеричной) арифметики для чисел с плавающей точкой;

¨ операции десятичной арифметики над числами, представленными в двоично-десятичном коде;

¨ операции адресной арифметики (при модификации адресов команд);

¨ операции специальной арифметики (нормализация, сдвиг);

¨ логические операции;

¨ операции над алфавитно-цифровыми полями.

Для выполнения перечисленных операций в АЛУ включают следующие функциональные узлы:

¨ сумматор (для выполнения суммирования и других действий над кодами операндов);

¨ регистры (для хранения кодов операндов на время выполнения действия над ними);

¨ сдвигатели (для сдвига кода на один или несколько разрядов вправо или влево);

¨ преобразователи (для преобразования прямого кода числа в обратный или дополнительный);

¨ комбинационные схемы (для реализации логических операций, мультиплексирования данных, управляемой передачи информации, формирования признаков результата).

Регистры и в некоторых случаях сумматоры имеют цепи управления приемом, выдачей и сбросом кодов операндов.

Логические операции, операции сдвига и преобразования кодов могут выполняться не только специальными устройствами, но и с помощью дополнительных связей регистров и сумматора.

Рисунок 76 - Схема одноразрядного бинарного (двухоперандного) троичного полуАЛУ в трёхбитнойодноединичной системе троичных логических элементов

Рисунок 77 - Схема одноразрядного трёхбитного бинарного (двухоперандного) АЛУ в трёхбитнойодноединичной системе троичных логических элементов

Обобщенная структурная схема АЛУ (Рисунок 38) включает:

- блок регистров для приема и размещения операндов и результатов;

- операционный блок, в котором осуществляется преобразование операндов в соответствии с реализуемыми алгоритмами;

- схемы контроля, обеспечивающие непрерывный оперативный контроль и диагностирование ошибок;

- блок управления (БУ), в котором после приема кода операции (КОП) из центрального устройства управления формируются управляющие сигналы (УС), координирующие взаимодействие всех узлов АЛУ между собой и с другими блоками процессора.

Блок регистров связан сРОН центрального процессора и кэш-памятью данных.

Иногда АЛУ не содержит своего БР, в этом случае операционный блок непосредственно работает с регистрами общего назначения процессора. Для оперативного управления выполнением операции в ОБ на разных этапах анализируется преобразуемая информация и формируются сигналы признаков (флаги), которые используются в БУ для выработки и посылки в процессор сигнала признака результата (ПРез).

Для оценки АЛУ используются следующие характеристики: множество выполняемых операций, разрядность, время выполнения операций, надежностные и энергетические характеристики.

Рисунок 78 - Обобщенная структурная схема АЛУ