Дәріс. АЛҚ және матрицалық көбейткіштер

 

6.1 Арифметикалы-логикалық құрылғы

Негізгі АЛҚ (Arithmetic-Logic Unit)  схемасы функционалды мүмкіндіктерді кеңейтетін және оның қайта құрылуын бір операциядан басқаға өтуді қамтамасыз ететін сумматор. АЛҚ негізінен төрт разрядты және разрядтылықты өсіру үшін тізбектеліп немесе паралельді тасымалданумен қалыптасу біріктіріледі. Әртүрлі технологияларда АЛҚ-ның логикалық мүмкіндіктері ұқсас болады (ТТЛШ, КМОП, ЭСЛ) .

6.1 сурет - АЛҚ-ның шартты белгісі

АЛҚ-ның орындайтын операцияларының тізімі 6.1 кестеде келтірілген. S₃S₂S₁S₀  екілік жүйедегі қысқалық үшін оларды ондық эквивалентпен көрсеткен. Кіріс тасымал 000С_i сөзінің кіші разрядына келіп түседі. Арифметикалық операцияларда разряд аралық тасымалдар ескеріледі.

 Логикалық 16 операциялар екі айнымалының барлық функцияларын шығаруға мүмкіндік береді. Арифметикалы-логикалы операцияларда логикалық және арифметикалық операциялар бір уақытта кездеседі.

Мысалы,  - бастапқыда разряд бойынша терістеу (В), логикалық біріктіру  (АvВ) және логикалық көбейту  (АВ) операцияларын орындайды, содан кейінкөрсетілген үлгімен алынған екі төрт разрядты сандар арифметикалық түрде қосылады. 

Үлкен көлемді сөздердегі операциялар кезінде АЛҚ тізбектеліп ұйымдасып, (6.2,а суретке қара) немесе паралельді тасымалдаумен бір-бірімен қосылады  (6.3,б суретке қара).  Соңғы жағдайда, АЛҚ-мен бірге микросхема – АЛҚ жеке  айқындық және генерация функцияларын алатын жылдамдататын

тасымал блоктарын, сондай-ақ нақты формула бойынша тасымал сигналдарын шығарушы және кіріс тасымалдары қолданылады.

6.1 кесте – АЛҚ операцияларының тізімі

CRU блогы АЛҚ қызмет ететін барлық топтар үшін қажет болған жағдайда келесі дәреже бойынша паралель тасымалды ұйымдастыруға мүмкіндік беретін айқындылық және генерация функцияларын өңдейді (төрт АЛҚ ішінен бірнеше топтар арасында).

6.2 сурет -  Тізбектеліп (а) және параллельді (б)  тасымалдану кезіндегі  АЛҚ-ның өсу және топтар үшін (в) компаратор функцияларын жүзеге асыру схемалары 

6.2,в суретте АЛҚ топтары үшін сөздерді салыстыру үшін сигналдарды өңдеу тәсілдері көрсетілген. Тепе-теңдікке салыстыру шығысы ОК типті ығыстар үшін монтажды логика схемалары бойынша орындалады. Азайту  режимінде АЛҚ жұмысы кезінде топтардың шығысында тасымалдау сигналдарын сөздерді теңестіру сигналдарымен құрамдастырып F_a≥b  және F_a≤b функцияларын оңай алуға болады. Егер  А<В болса, онда азайту кезінде үлкен разрядтан қарыз алу туындайды  F_a≤b = 1. Егер де қарыз болмаса (А>В), онда F_a≥b = 1.