算術(shù)邏輯單元學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1算術(shù)邏輯算術(shù)邏輯(lu j)單元單元第一頁(yè)，共29頁(yè)。第2頁(yè)/共29頁(yè)第二頁(yè)，共29頁(yè)?？刂破骷拇嫫鰽LU中央處理器主存儲(chǔ)器輸入輸出外總線存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)的基本(jbn)組織第3頁(yè)/共29頁(yè)第三頁(yè)，共29頁(yè)。第4頁(yè)/共29頁(yè)第四頁(yè)，共29頁(yè)。第5頁(yè)/共29頁(yè)第五頁(yè)，共29頁(yè)。n + XnYnCn-1+ XnYnCn-1第6頁(yè)/共29頁(yè)第六頁(yè)，共29頁(yè)。nFn是Xn、Yn相加再和Cn-1相加的結(jié)果n其表達(dá)式為：Fn=XnYnCn-1第7頁(yè)/共29頁(yè)第七頁(yè)，共29頁(yè)。第8頁(yè)/共29頁(yè)第八頁(yè)，共29頁(yè)。n只要滿足下述兩條件中任一個(gè)，就可形成C1：n(1)X1，Y1均為“1”；n(2)X1，Y1

2、任一個(gè)為“1”，且進(jìn)位C0為“1”。n由此，可寫(xiě)得C1的表達(dá)式為：C1=X1Y1+(X1+Y1)C0第9頁(yè)/共29頁(yè)第九頁(yè)，共29頁(yè)。C2=X2Y2+(X2+Y2)X1Y1+(X2+Y2)(X1+Y1)C0n同理，可有C3，C4表達(dá)式如下：nC3=X3Y3+(X3+Y3)X2Y2+(X3+Y3)(X2+Y2)X1Y1+(X3+Y3)(X2+Y2)(X1+Y1)C0nC4=X4Y4+(X4+Y4)X3Y3+(X4+Y4)(X3+Y3)X2Y2+(X4+Y4)(X3+Y3)(X2+Y2)X1Y1n+(X4+Y4)(X3+Y3)(X2+Y2)(X1+Y1)C0第10頁(yè)/共29頁(yè)第十頁(yè)，共29頁(yè)。nG

3、1的意義是：當(dāng)X1，Y1均為“1”時(shí)，不管有無(wú)進(jìn)位輸入，定會(huì)產(chǎn)生向高位的進(jìn)位。n P1的意義是：當(dāng)X1，Y1中有一個(gè)為“1”時(shí)，若有進(jìn)位輸入，則本位向高位傳送進(jìn)位，這個(gè)進(jìn)位可看成是低位進(jìn)位越過(guò)本位直接向高位傳遞的。第11頁(yè)/共29頁(yè)第十一頁(yè)，共29頁(yè)。n均取反碼時(shí)，它的輸出也均取反碼。據(jù)此，可把它們以“與非”、“或非”、“與或非”形式改寫(xiě)成如下形式：nC1=P1+G1C0nC2=P2+G2P1+G2G1C0nC3=P3+G3 G2+ G3G2P1+G3G2G1C0nC4=P4+G4P3+G4G3P2+G4G3G2P1+ G4G3G2G1C0第12頁(yè)/共29頁(yè)第十二頁(yè)，共29頁(yè)。第13頁(yè)/共29

4、頁(yè)第十三頁(yè)，共29頁(yè)。第14頁(yè)/共29頁(yè)第十四頁(yè)，共29頁(yè)。四位四位(s wi)ALU(s wi)ALU邏輯圖及功能表邏輯圖及功能表S S3 3S S2 2S S1 1S S0 0正正 邏邏 輯輯M=HM=H邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算M=L M=L 算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算C Cn n=1=1C Cn n=0=0L LL LL LL LA AA AA A加加1 1L LL LL LH HA+BA+BA+BA+B(A+B)(A+B)加加1 1L LL LH HL LA AB BA+BA+B(A+B)(A+B)加加1 1L LL LH HH H“0 0”減減1 1“0 0”L LH HL LL LA AB BA A

5、加加(A(AB)B)A A加加(A(AB)B)加加1 1L LH HL LH HB B(A(AB)B)加加(A+B)(A+B)(A(AB)B)加加(A+B)(A+B)加加1 1L LH HH HL LA AB BA A減減B B減減1 1A A減減B BL LH HH HH HA AB B(A(AB)B)減減1 1A A第15頁(yè)/共29頁(yè)第十五頁(yè)，共29頁(yè)。四位四位(s wi)ALU(s wi)ALU邏輯圖及功能表邏輯圖及功能表S S3 3S S2 2S S1 1S S0 0正正 邏邏 輯輯M=HM=H邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算M=L M=L 算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算 C Cn n=1=1C Cn n=0=0H

6、 HL LL LL LA+BA+BA A加加(A(AB)B)A A加加(A(AB)B)加加1 1H HL LL LH HA BA BA A加加B BA A加加B B加加1 1H HL LH HL LB B(A(AB)B)加加(A+B)(A+B)(A(AB)B)加加(A+B)(A+B)加加1 1H HL LH HH HA AB B(A(AB)B)減減1 1A AB BH HH HL LL L“1 1”A A加加A AA A加加A A加加1 1H HH HL LH HA+BA+BA A加加(A+B)(A+B)A A加加(A+B)(A+B)加加1 1H HH HH HL LA+BA+BA A加加(A

7、+B)(A+B)A A加加(A+B)(A+B)加加1 1H HH HH HH HA AA A減減1 1A A 第16頁(yè)/共29頁(yè)第十六頁(yè)，共29頁(yè)。1111000000000000000000G0 = A0+B0 = A0 B0 P0 = A0 B0 = A0+B0G0 P0 = G0P0 + G0P0 = (A0+B0)(A0+B0) + (A0 B0)(A0B0) = 0+A0B0 + A0B0 + 0+0 = A0 B0第17頁(yè)/共29頁(yè)第十七頁(yè)，共29頁(yè)。00000000A0B0 C0A1B1 C1第18頁(yè)/共29頁(yè)第十八頁(yè)，共29頁(yè)。第19頁(yè)/共29頁(yè)第十九頁(yè)，共29頁(yè)。用用4片片A

8、LU構(gòu)成構(gòu)成(guchng)的的16位位ALU第20頁(yè)/共29頁(yè)第二十頁(yè)，共29頁(yè)。16位快速ALU。n推導(dǎo)過(guò)程如下：第21頁(yè)/共29頁(yè)第二十一頁(yè)，共29頁(yè)。時(shí)X2，Y2均為“1”，即P3G2=1；n(3) X3，Y3中有一個(gè)為“1”，同時(shí)X2，Y2中有一個(gè)為“1”，同時(shí)X1，Y1均為“1”，即P3P2G1=1；n(4) X3，Y3中有一個(gè)為“1”，同時(shí)X2，Y2中有一個(gè)為“1”，同時(shí)X1，Y1中有一個(gè)為“1”，同時(shí)X0，Y0均為“1”，即P3P2P1G0=1。n依此，可得GN的表達(dá)式為：nG=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G0第22頁(yè)/共29頁(yè)第二十二頁(yè)，共29頁(yè)。n依此，可得PN的表達(dá)式為：nP=P3P2P1P0第23頁(yè)/共29頁(yè)第二十三頁(yè)，共29頁(yè)。第24頁(yè)/共29頁(yè)第二十四頁(yè)，共29頁(yè)。74182 G3P3 G2P2 G1P1 G0P0 G P C3 C2 C1C0第25頁(yè)/共29頁(yè)第二十五頁(yè)，共29頁(yè)。74181A15A12B15B127418274181A11A8B11B874181A7A4B7B474181A3A0B3B0C0F3F0G4 P4 C3 G3 P3 C2 G2 P2 C