在CPU中,ALU的功能
ALU通常支持许多基本算术和按位逻辑函数。
基本通用ALU通常支持以下运算:
1算术运算
1.将操作数A和B相加,并在Y处得到两者的和。
2。
带进位加法:将操作数A、B和进位相加,得到三者之和Y
3。
将操作数A和B相减,得到两者在Y处的差。
对于该函数,结转实际上是一个“借位”指标。
该操作还可以用于比较A和B的大小;在这种情况下,处理器可以忽略Y输出,处理器只对操作产生的状态位(特别是零和负数)感兴趣。
4.借位减法:通过借位(进位),从A中减去B(反之亦然),差值出现在Y处并结转(借位)。
5.补码(逆):求A或B的相反数(A减0或B减0),得到Y处的计算结果
6。
加1:A(或B)加1,在Y处得到计算结果
7减1:A(或B)减1,在Y处得到计算结果
8。
Passthrough:保持A(或B)的所有位不变,得到Y处的原始输入数。
该操作常用于对操作数进行运算。
奇偶校验以确定是否为0,确定是否为负数,或者将操作数直接加载到寄存器中。
2.按位逻辑运算
1:A和B进行按位与运算,得到Y处的计算结果
2、或:A和B进行按位“或”运算B,在Y处得到计算结果。
3:A和B运算按位“异或”运算,在Y处得到计算结果
4。
补码:将A(或B)的每一位取反,得到Y处的计算结果
三、移位操作
不同操作码下,ALU移位操作可以使用操作数A(或B)向左或向右移动,移动结果显示在Y处。
简单的ALU通常只能将操作数移位一位,而更复杂的ALU使用桶式移位器,可以在一次操作中移位任意数量的位。
在一位移位操作中,操作数移位的位被传送到进位输出。
操作数中移位的位数取决于移位的类型,例如:
1算术移位:操作数被视为二进制补码整数,其最高有效位为符号位,移位期间保留交换。
2.逻辑移位:移位时使用逻辑0对操作数求补,适用于无符号整数。
3.循环移位:此时操作数被认为是循环缓冲区,因此在移位时,其最低位和最高位是相邻的。
4.循环移位(带进位):进位输入(C)和操作数被视为整个操作数的循环移位。
算术逻辑单元(英文:ArithmeticLogicUnit,缩写:ALU)是一种组合逻辑数字电路,可以对二进制整数进行算术运算或位运算。
高级信息:
特性
ALU用于某些处理器用于在计算机指令集中执行算术和逻辑运算。
ALU分为两部分,即算术单元(AU)和逻辑单元(LU)。
有些处理器包含多个AU,例如一个用于定点运算,另一个用于浮点运算。
(在个人计算机中,浮点运算有时是由称为数字协处理器的浮点单元来执行的。
)
一般来说,ALU对处理器控制器有直接读入和读出的权限,存储器、输入和输出设备。
输入和输出通过总线进行。
一条输入指令由一个命令字组成,有时称为机器命令字,它包含一个操作码、一个或多个操作数,有时还包含一个格式代码,指示ALU机器执行什么操作以及在该操作中做什么。
有多少个操作数。
例如,可以比较或添加两个操作数。
格式码可以与操作码结合来确定是定点指令还是浮点指令。
输出包含存储在内存寄存器中的结果以及指示操作是否成功的设置。
如果操作失败,则在机器状态字中显示相应的状态。
通常输入操作数、操作数、累加和等。
转换结果的存储位置在ALU中。
在算术单元中,乘法和除法运算是通过一系列加法和减法运算得到的。
在机器代码中表示负数的方法有很多种。
16种可能的逻辑运算之一在逻辑单元中执行。
ALU的设计是处理器设计的重要组成部分。
如何提高处理指令的速度仍在进行研究。
参考:百度百科-算术逻辑单元
ALU算术逻辑运算部件ALU
算术逻辑单元(ALU),也称为多功能函数发生器,主要负责在计算机中执行定点算术和二进制代码逻辑运算。
其中,算术运算主要包括定点加法和减法运算,例如两个二进制数逐位相加或相减。
逻辑运算包括逻辑与、或、非、异或等基本运算。
该运算是通过ALU逻辑单元来实现的。
ALU的核心是加法器,包括半加器和全加器。
半加器接受两个输入位Ai和Bi,从和Σ产生相应的位Σi,并通过逻辑表达式对它们进行处理。
在此基础上,全加器还考虑低阶导数Ci并产生高阶导数Ci+1。
并行加法器采用n位全加器同时处理两个n位操作数,载波链结构负责传输载波信号,以节省器件,降低成本,但延迟时间较长。
以SN74181为例,这是一款具有丰富外部特性、内部结构和函数列表的4位ALU。
通过连接多个SN74181,可以构建不同位数的ALU,例如16位组之间的并行进位。
数值运算的关键是加、减、乘、除,通常计算机通过原始代码或补码运算来执行,比较简单,适合硬件实现。
ArithmeticLogicUnit,算术逻辑单元的全称是ArithmeticLogicUnit,是处理器中的一个功能模块,用于执行加、减、乘、除、取值等逻辑运算寄存器通常被设置为在每个周期运行一个递增沿,这主要由连接到ALU的输入和输出寄存器以及ALU输入的旁路乘法器输入决定。
有没有人知道怎么做一个4位的简易CPU
存储器部分:1.使用DIP开关作为4*10位“EPROM”。
2.使用常规CD4028作为4*10位“ROM”。
3.使用74ls374作为输出锁存器。
这里可以将其视为1*4位RAM。
CPU部分:1、使用4*9014或4066作为运算单元(ALU)。
2、控制单元(CU)采用几个二极管+一个9014等。
3、采用一颗CD4017(注:启动时复位)作为存储器地址控制电路。
其他:使用ne555作为时钟信号。
虽然电路相对简单,但理论上这个“单板计算机”电路可以用来控制,例如,LED灯,或简单的加、减、乘、除运算(通过改变DIP开关的编码).(仅限小于10的整数)。
、解码设备等