74181组成的运算器通路,可以区分有符号数运算和无符号数运算么
由于没有标志位可以判断,因此无法区分。计算机基础-第5课:算术逻辑单元ALU
ALU算术逻辑单元是计算机的主要部件之一,负责执行数学运算和逻辑运算。在计算机科学中,ALU是“Arithmetic&LogicUnit”的缩写。
它的功能是处理数字并执行各种算术和逻辑运算,构成现代计算机的基石。
最著名的ALU之一是1970年发布的Intel74181。
它是第一个集成到单个芯片中的完整ALU,采用4位设计,由大约70个逻辑门组成。
尽管它无法执行乘法和除法运算,但其设计对计算机的小型化和成本降低做出了巨大贡献,使计算机功能更强大、价格更便宜。
ALU主要由算术单元和逻辑单元组成。
算术单元处理所有数字运算,并通过实现加法器支持更复杂的运算。
例如,要将12乘以5,实际上必须将12加五次。
由于乘法运算比较复杂,需要多次加法运算,因此一些廉价处理器使用简单的算术单元,而高端处理器则配备专门的乘法器。
逻辑单元负责执行AND、OR、NOT、XOR等逻辑运算以及简单的数值测试。
例如,可以使用逻辑单元来检测ALU输出是否为零。
这些运算共同构成了ALU的功能,它支持计算机执行各种指令和运算。
在ALU的内部设计中,半加器和全加器是关键部件。
半加器在处理两个数相加时,可以实现简单的加法,但当两个数都为1时,就会出现进位问题。
全加器通过引入输入进位参数解决了这个问题,可以实现更复杂的加法运算。
随着位数的增加,需要更多的全加器来形成多位加法器,例如8位或更大的加法器。
为了提高计算速度,现代计算机使用进位加法器代替行波进位加法器,以减少每次进位所需的时间。
超前进位加法器设计使计算机能够执行更快的加法运算,从而支持每秒数十亿次运算的高效计算。
ALU的抽象设计简化了工程师的工作,他们不再需要关注底层逻辑门的构成,使得设计过程更加高效。
ALU图通常用抽象符号来表示,例如“大V”形,显示其内部结构和功能。
如何改进74181ALU芯片设计,让操作控制信号只有八位
74181是4位算术逻辑单元,1个标记红色为输入信号,1个绿色为输出信号,A/B为两个输入运算数据,F为输出;ALU功能选择线:Cn从低位进位,包括各种算术和逻辑运算。Cn+4是从高位开始进位,G是进位生成的函数。
B是相同的输出信号。
74182用逗号进行运算;可以构建具有更多数字的加法器。