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【计算机组成原理】多功能算数逻辑运算单元

文章目录

    • 基本思想
    • 逻辑表达式
    • 两级先行进位ALU

基本思想

有四个控制端 S0S1S2S3 控制AiBi 产生组合函数XiYi ，将XiYi 和低一位的进位全加间接实现对AiBi 的算术逻辑运算。
Fi =X⊕Y⊕Cn+i
Cn+i+1 =XiYi +Yi Cn+i +Cn+i Xi
【计算机组成原理】多功能算数逻辑运算单元_第1张图片

ALU 算术逻辑单元（是进行整数运算的结构）

①n+i相当于一位FA（全加器）中的i，i表示集成在一片ALU的二进制编号
②n代表若干片ALU组成更大字长的运算器时每片的进位输入信号（eg：4片组成16位字长的运算器时，n=0，4，8，12）

逻辑表达式

S0S1控制Ai和Bi产生组合函数Yi
S2S3控制Ai和Bi产生组合函数Xi
【计算机组成原理】多功能算数逻辑运算单元_第2张图片
在这里插入图片描述
4位ALU的各位间进位
Cn+i+1=Yi+XiCn+i 来递推各进位得到。
展开举例:
【计算机组成原理】多功能算数逻辑运算单元_第3张图片
【计算机组成原理】多功能算数逻辑运算单元_第4张图片
电路展示：
函数发生器：S0-3为控制端，输入A、B，输出X、Y。
【计算机组成原理】多功能算数逻辑运算单元_第5张图片
算数逻辑运算
M：控制ALU进行算数运算还是逻辑运算。
①M=0时，算数操作——Fi与Xi，Yi还有进位输入Ci+1有关
②M=1时，逻辑操作——封锁各位进位输出，即Cn+i=0（这时Fi仅与Ci+1有关）
74181ALU——16种算数运算功能和16种逻辑运算功能
附：
74181ALU算数/逻辑运算功能表
【计算机组成原理】多功能算数逻辑运算单元_第6张图片

两级先行进位ALU

74182CLA——先行进位加法器
操作方式：将四片74181ALU的P,G（本组先行进位输出端）送入到74182可实现第二级的先行进位
【计算机组成原理】多功能算数逻辑运算单元_第7张图片
上图中，
P*=P3P2P1P0就是成组进位传送输出
G*=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G0就是成组进位发生输出
【计算机组成原理】多功能算数逻辑运算单元_第8张图片
【计算机组成原理】多功能算数逻辑运算单元_第9张图片
每四个74181上配一个74182，之后把每个74181的P、G传送到74182后产生进位信号，再把其传送到下一个74181，实现同时计算，缩短计算时间

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