算术逻辑单元学习教案

1、会计学1算术逻辑算术逻辑(lu j)单元单元第一页，共29页。第2页/共29页第二页，共29页。控制器寄存器ALU中央处理器主存储器输入输出外总线存储程序计算机的基本(jbn)组织第3页/共29页第三页，共29页。第4页/共29页第四页，共29页。第5页/共29页第五页，共29页。n + XnYnCn-1+ XnYnCn-1第6页/共29页第六页，共29页。nFn是Xn、Yn相加再和Cn-1相加的结果n其表达式为：Fn=XnYnCn-1第7页/共29页第七页，共29页。第8页/共29页第八页，共29页。n只要满足下述两条件中任一个，就可形成C1：n(1)X1，Y1均为“1”；n(2)X1，Y1

2、任一个为“1”，且进位C0为“1”。n由此，可写得C1的表达式为：C1=X1Y1+(X1+Y1)C0第9页/共29页第九页，共29页。C2=X2Y2+(X2+Y2)X1Y1+(X2+Y2)(X1+Y1)C0n同理，可有C3，C4表达式如下：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页/共29页第十页，共29页。nG

3、1的意义是：当X1，Y1均为“1”时，不管有无进位输入，定会产生向高位的进位。n P1的意义是：当X1，Y1中有一个为“1”时，若有进位输入，则本位向高位传送进位，这个进位可看成是低位进位越过本位直接向高位传递的。第11页/共29页第十一页，共29页。n均取反码时，它的输出也均取反码。据此，可把它们以“与非”、“或非”、“与或非”形式改写成如下形式：nC1=P1+G1C0nC2=P2+G2P1+G2G1C0nC3=P3+G3 G2+ G3G2P1+G3G2G1C0nC4=P4+G4P3+G4G3P2+G4G3G2P1+ G4G3G2G1C0第12页/共29页第十二页，共29页。第13页/共29

4、页第十三页，共29页。第14页/共29页第十四页，共29页。四位四位(s wi)ALU(s wi)ALU逻辑图及功能表逻辑图及功能表S S3 3S S2 2S S1 1S S0 0正正 逻逻 辑辑M=HM=H逻辑运算逻辑运算M=L M=L 算术运算算术运算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”减减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减减B B减减1 1A A减减B BL LH HH HH HA AB B(A(AB)B)减减1 1A A第15页/共29页第十五页，共29页。四位四位(s wi)ALU(s wi)ALU逻辑图及功能表逻辑图及功能表S S3 3S S2 2S S1 1S S0 0正正 逻逻 辑辑M=HM=H逻辑运算逻辑运算M=L M=L 算术运算算术运算 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)减减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减减1 1A A 第16页/共29页第十六页，共29页。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页/共29页第十七页，共29页。00000000A0B0 C0A1B1 C1第18页/共29页第十八页，共29页。第19页/共29页第十九页，共29页。用用4片片A

8、LU构成构成(guchng)的的16位位ALU第20页/共29页第二十页，共29页。16位快速ALU。n推导过程如下：第21页/共29页第二十一页，共29页。时X2，Y2均为“1”，即P3G2=1；n(3) X3，Y3中有一个为“1”，同时X2，Y2中有一个为“1”，同时X1，Y1均为“1”，即P3P2G1=1；n(4) X3，Y3中有一个为“1”，同时X2，Y2中有一个为“1”，同时X1，Y1中有一个为“1”，同时X0，Y0均为“1”，即P3P2P1G0=1。n依此，可得GN的表达式为：nG=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G0第22页/共29页第二十二页，共29页。n依此，可得PN的表达式为：nP=P3P2P1P0第23页/共29页第二十三页，共29页。第24页/共29页第二十四页，共29页。74182 G3P3 G2P2 G1P1 G0P0 G P C3 C2 C1C0第25页/共29页第二十五页，共29页。74181A15A12B15B127418274181A11A8B11B874181A7A4B7B474181A3A0B3B0C0F3F0G4 P4 C3 G3 P3 C2 G2 P2 C