АЛУ МП. Назначение, функции, основные технические характеристики

АЛУ обязательно входит в состав микропроцессора. Выполняемые в АЛУ операции делятся на следующие группы:

1. операции двоичной арифметики над числами с фиксированной и плавающей запятой,
2. операции десятичной арифметики,
3. специальные арифметические операции:
• нормализация,
• арифметический сдвиг (сдвиг только цифровых разрядов, знаковый разряд не сдвигается),
• логический сдвиг (сдвиг знака вместе с цифровыми разрядами),
4. логические операции.

Характеристики АЛУ:

1. разрядность,
2. состав операций,
3. форматы обрабатываемых данных,
4. способ построения и функционирования,
5. быстродействие,
6. надежность.

Классификация АЛУ:

1) По способу обработки операндов:

a) последовательные,

b) параллельные,

2) По способу организации:

a) синхронные,

b) асинхронные,

3) По характеру использования элементов и узлов:

a) блочные,

b) многофункциональные.

БМУ – блок местного управления

Рисунок - Обобщенная структурная схема АЛУ

Блок регистров предназначен для приема и размещения операндов и результатов. Арифметико-логический блок выполняет операции преобразования операндов. Схема контроля используется для контроля и диагностики ошибок. БМУ формирует управляющие сигналы, координирующие взаимодействие всех блоков АЛУ между собой.

Алгоритм операций АЛУ включает определенную последовательность элементарных действий (микроопераций). Основные микрооперации АЛУ:

1. прием кода операнда,
2. преобразование кода операции,
3. суммирование кодов операндов,
4. сдвиг кода операнда,
5. выдача кода результата.

Для выполнения перечисленных действий АЛУ должно содержать следующие функциональные узлы:

• регистры для хранения кодов операндов на время выполнения действий над ними,
• сдвигатели для выполнения сдвигов вправо/ влево на требуемое число разрядов,
• преобразователи для преобразования прямого кода числа в обратный и дополнительный,
• сумматор.

В блочных АЛУ все операции по преобразованию информации выполняются отдельными блоками. В многофункциональных АЛУ операции для всех форм представления чисел выполняются одними и теми же схемами, которые коммутируются нужным образом в зависимости от требуемого режима работы. Например, действия сдвига и преобразования кода могут выполняться не только специализированными устройствами, но и с помощью дополнительных связей регистров и сумматоров.