Арифметико-логическое устройство: назначение, классификация, структура, функционирование
Использование арифметико-логических устройств (АЛУ) для выполнения арифметических и логических преобразований над числами и словами, логического сложения и умножения двух слов, сдвигов слов, преобразования двоичных кодов и некоторых других операций.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.03.2019 |
| Размер файла | 162,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Колледж коммерции, технологий и сервиса ФГБОУ ВО "Курский государственный университет"
АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО: НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ
Базаров Н.
Научный руководитель: В.И. Негребецкая
Курск, Россия
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения арифметических и логических преобразований над числами и словами.
В АЛУ кроме классических арифметических операций, логического сложения и логического умножения двух слов выполняются сдвиги слов, преобразования кодов и некоторые другие операции.
Современные АЛУ выполняют:
· функции двоичной арифметики для данных в формате с фиксированной точкой;
· функции двоичной арифметики для данных в формате с плавающей точкой;
· функции арифметики двоично-десятичного представления данных;
· логические операций (в том числе сдвиги арифметические и логические);
· операции пересылки данных;
· работу с символьными данными;
· работу с графическими данными.
Основные характеристики АЛУ можно разделить на количественные и качественные.
Количественные характеристики определяют скорость выполнения операций, время выполнения одной операции, точность представления данных, количество выполняемых операций.
Среднюю скорость выполнения операций Vср. в АЛУ можно определить как отношение N(T) - количества операций, выполненных за отрезок времени Т к данному отрезку времени:
Vср = N(T)/T (1)
Среднее время, которое АЛУ тратит на выполнение операции равно:
Tср = 1/Vср (2)
Точность представления данных в АЛУ зависит от разрядной сетки АЛУ и выбранного формата данных.
К качественным характеристикам АЛУ относятся:
· структурные особенности АЛУ;
· форматы представления данных (с фиксированной или плавающей точкой);
· способы кодирования данных.
АЛУ можно классифицировать по ряду признаков, приведенных ниже.
1. Классификация по способу представления данных:
· с фиксированной запятой;
· с плавающей запятой.
2. Классификация по способу действия над операндами:
· последовательные АЛУ, где каждая операция выполняется последовательно над каждым разрядом;
· параллельные АЛУ, операция выполняется над всеми разрядами данных одновременно;
· последовательно - параллельные АЛУ, где слово данных делится на слоги, обработка данных ведется параллельно над разрядами слога и последовательно над слогами.
3. Классификация по использованию систем счисления:
· двоичная;
· двоично- десятичная;
· восьмеричная;
· шестнадцатеричная;
· и т.д.
4. Классификация по характеру использования элементов и узлов:
· блочные - для выполнения отдельных арифметических операций в структуру АЛУ вводят специальные блоки, что позволяет процесс обработки информации вести параллельно;
· конвейерные - в конвейерных АЛУ операция разбивается на последовательность микроопераций, выполняемых за одинаковые промежутки времени (такты) на разных ступенях конвейера, что позволяет выполнять операцию над потоком операндов каждый такт;
· многофункциональные - это универсальные АЛУ, выполняющие множество операций в одном устройстве. В таких АЛУ требуется настройка на выполнение данной операции при помощи кода операции.
5. Классификация по временным характеристикам.
По временным характеристикам АЛУ делятся на:
· синхронные - в синхронных АЛУ каждая операция выполняется за один такт.
· асинхронные - не тактируемые АЛУ, обеспечивающие высокое быстродействие, так как выполняются на комбинационных схемах.
6. Классификация по структуре устройства управления:
· АЛУ с жесткой логикой устройства управления;
· АЛУ с микропрограммным управлением.
Структура АЛУ представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Структура АЛУ
Исходные данные (операнды) по командам УУ (см выше) считываются из ОЗУ в регистры первого и второго операндов (связь 1).
Из УУ в блок управления АЛУ поступает команда на выполнение той или иной операции (связь 2), которая передается им в операционную часть (связь 3). арифметический логический сложение умножение
В соответствии с этой командой операционная часть выполняет нужное действие с данными, которые выбираются из регистров первого и второго операндов (связь 6). Результат заносится в регистр результата (связь 4), откуда - в ОЗУ (связь 5).
Структура регистров АЛУ, куда помещаются исходные и результирующие данные, а также размер регистров (число двоичных разрядов t) формируют понятие разрядной сетки (далее - сетки), которое используется ниже.
Таким образом, структура АЛУ определяется набором микроопераций, необходимых для выполнения заданных арифметических, логических и специальных операций, а задачу построения АЛУ можно свести к задаче определения набора микроопераций, который позволяет составить микропрограмму любой из заданных операций. Такой набор легко получить, если записать микропрограммы всех операций, выполняемых в АЛУ, и выбрать из них все микрооперации, входящие в микропрограммы хотя бы один раз. Однако, если при этом алгоритм операций выбирать произвольно, то количество микроопераций, входящих в полный набор, может оказаться слишком большим и, следовательно, АЛУ будет сложным.
Для получения более простой схемы АЛУ алгоритмы арифметических и логических операций следует выбирать из условия получения минимального набора микроопераций. При этом необходимо учитывать требование обеспечения заданного быстродействия АЛУ: слишком ограниченный набор микроопераций может привести к "длинным микропрограммам некоторых операций", что увеличивает время выполнения данных операций.
Список использованных источников
1. Арифметико-логическое устройство [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.studfiles.ru/preview/3565590/page:3/ Дата обращения: 07.02.2017
2. Арифметико-логическое устройство [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.intuit.ru/studies/courses/60/60/lecture/1770%3Fpage%3D1 Дата обращения:07.02.2017
3. Арифметико-логическое устройство. Общие сведения, функции и классификация [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.studfiles.ru/preview/716008/ Дата обращения: 07.02.2017
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие двоично-десятичного кода (ДДК), его получение и использование. Изучение арифметико-логических устройств, использующихся для обработки ДДК. Алгоритмы сложения, вычитания, умножения и деления ДДК при помощи арифметико-логических устройств.
контрольная работа [145,5 K], добавлен 05.09.2010Теоретическое изучение системы проведения арифметических операций над двоичными числами. Создание описания операций умножения и блок-схемы алгоритма её выполнения. Определение набора управляющих сигналов и синтез схемы арифметико-логического устройства.
курсовая работа [169,3 K], добавлен 25.12.2012Обобщенная структура центрального процессора. Основные характеристики и классификация устройств управления. Структура арифметико-логического устройства для сложения, вычитания и умножения чисел с фиксированной запятой. Параллельные вычислительные системы.
шпаргалка [688,3 K], добавлен 24.06.2009Операционный блок микропроцессора, арифметические операции с целыми операндами. Пути увеличения производительности арифметико-логического устройства за счет параллельной обработки различных команд выполняемой программы. Сумматор частичных произведений.
контрольная работа [56,5 K], добавлен 05.09.2010Проектирование арифметико-логических устройств (АЛУ). Отладка описания логических схем на языке VHDL. Классификация АЛУ по способу представления чисел, характеру использования элементов и узлов. Список стандартных функций АЛУ, его описание на языке VHDL.
лабораторная работа [633,4 K], добавлен 11.03.2014Изучение принципа работы цифрового автомата для сложения двоичных чисел, представленных в форме с фиксированной запятой, на базисе алгебры Буля. Правила построения операционных и функциональных схем отдельных устройств, логических систем и функций.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 24.01.2014Разработка на программируемой логической интегральной микросхеме арифметико-логического устройства для выполнения операций над числами. Описание его функционирования. Коды команд АЛУ. Реализация действия RS триггера. Структура, тело и работа программы.
курсовая работа [697,1 K], добавлен 16.12.2014Тестирование арифметико-логического блока процессора на уровне двоичных форм представления данных типовыми программными средствами ЭВМ. Рассмотрение основ сложения и вычитания чисел с плавающей запятой. Описание логического и текстового типа данных.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 13.12.2014Понятие и функции комплексных чисел. Правила выполнения арифметических операций с комплексными числами. Действия с комплексными числами: сложение, вычитание, произведение, деление. Программная реализация решения задачи. Пример выполнения программы.
курсовая работа [398,8 K], добавлен 01.02.2010Моделирование арифметико-логического устройства для вычитания УДЦ для 18 разрядов. Операционная и аксиоматическая семантика команды ассемблера. Верификация линейного участка программы, участка, содержащего ветвления, цикла. Сети Петри для подпрограммы.
курсовая работа [121,2 K], добавлен 13.07.2012Изучение логических операций и правил их преобразований. Моделирование цифровых схем, состоящих из логических вентилей. Способы описания работы логического устройства - таблицы истинности, временные диаграммы, аналитические функции, цифровые схемы.
лабораторная работа [2,1 M], добавлен 02.03.2011Разработка алгоритма выполнения операций умножения двоичных чисел в формате расширенной точности на сумматоре обратного кода. Преобразование входной строки в десятичное число. Разработка алгоритма арифметической операции. Тестирование программы-эмулятора.
курсовая работа [119,1 K], добавлен 24.06.2012Арифметические операции с целыми числами. Сложение и вычитание в дополнительном коде. Представление чисел в формате с плавающей точкой. Особенности выполнения арифметических операций в соответствии с IEEE. Точность выполнения арифметических операций.
контрольная работа [5,6 M], добавлен 19.05.2010Изучение принципов работы различных компонентов ЭВМ. Общая логическая структура электронной вычислительной машины. Системная шина, арифметико-логическое устройство, запоминающее устройство, считывающее устройство, промежуточные носители информации.
курсовая работа [559,6 K], добавлен 29.04.2014Разработка структурной схемы вычислительного устройства, выбор системы команд и определение форматов. Разработка алгоритма командного цикла, выполнения арифметических и логических операций. Проектирование операционного автомата, устройств управления.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 15.05.2014Арифметико-логічний пристрій (АЛП) призначений для виконання арифметичних і логічних операцій над числами (словами) за сигналами з пристрою керування. Процес функціонування АЛП являє собою визначену послідовність елементарних дій у його вузлах.
лекция [67,3 K], добавлен 13.04.2008Запоминающие устройства компьютера. Создание системы памяти. Характеристика микросхем динамических запоминающих устройств. Выполнение арифметических, логических или служебных операций. Ярусно-параллельная форма алгоритма. Степень и уровни параллелизма.
презентация [2,4 M], добавлен 28.03.2015Основные типы модулей, использующиеся в среде программирования Delphi 6. Концепция объектно-ориентированного программирования. Разработка эскизного и технического проектов программы. Алгоритм выполнения операций сложения, вычитания и умножения матриц.
курсовая работа [559,1 K], добавлен 03.01.2011Генератор для входных параметров логических элементов. Ключевые понятия и принципы конструирования функциональных схем электронных устройств. Схемы некоторых устройств компьютера. Творческая мастерская Excel-графики, вентильные сказки братьев Гейтс.
методичка [2,1 M], добавлен 16.03.2014Порядок и основные этапы построения двоичных неравномерных эффективных кодов с помощью методики Хаффмена. Сравнительная характеристика полученных кодов. Кодирование текста построенными кодами. Разработка марковских процедур для кодирования слов.
лабораторная работа [520,7 K], добавлен 29.09.2011
