算術邏輯單元


運算器、算術邏輯單元、累加器、狀態寄存器、通用寄存器

ALU

算術邏輯單元

運算器當中最重要的部分就是算術邏輯單元

算術運算:加減乘除

邏輯運算:與或非異或

輔助功能:移位、求補

接受一個輸入信號,在接收一個控制信號,根據控制信號所給的控制信息對輸入信號進行操作,產生輸出信號。

數字電路基礎知識補充

邏輯符號

與或非

與門的天然邏輯:“屏蔽”(當a是0的時候,不論b是什么都輸出0)

復合邏輯

半導體電路實現起來方便。

與門的天然邏輯“屏蔽”

異或的天然邏輯“加法”“奇偶“

同或(了解即可)

加法器

組合邏輯電路設計-一位全加器

與+異或(半加器)

還需要一個進位器

\[C_i = G_i+P_iC_{i-1} \]

串行加法器

只有一個全加器,數據逐位串行輸入到加法器中進行計算

如果操作數長n位,加法就要分n次進行,每次產生一位和,並且串行逐位地送回寄存器。

並行加法器

串行進位的並行加法器:把n個全加器串接起來,就可進行兩位數的相加。

串行進位又稱為行波進位,每一級進位直接依賴於前一級的進位,即進位信號是逐級形成的。

這樣進位是比較麻煩的,要從下一級獲得進位,需要等待

改進

\[C_i=G_i+P_iC_{i-1} \]

\[G_i=A_iB_i,P_i=A_i⊕B_i \]

\[C_1=G_1+P_1C_0 \]

\[由上面的式子的,C_2=G_2+P_2C_1=G_2+P_2G_1+P_2p_1C_0 \]

並進進位的並行加法器:各級進位信號同時形成,又稱為先行進位、同時進位。

單極先行進位方式,又稱為組內並行、組間串行進位方式。

多級先行進位方式,又稱為組內並行、組間並行進位方式

ALU芯片的組織

串行

並行

知識回顧


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