Назначение, классификация и организация АЛУ
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) является одной из основных функциональных частей процессора, осуществляющей непосредственное
преобразование информации.
Все операции, выполняемые в АЛУ, можно разделить на следующие
группы:
- операции двоичной арифметики для чисел с фиксированной запятой;
- операции двоичной (или шестнадцатеричной) арифметики для чисел с плавающей запятой;
- операции десятичной арифметики (над числами, представленными в
двоично-десятичном коде);
- операции адресной арифметики (при модификации адресов команд);
- операции специальной арифметики;
- логические операции;
- операции над алфавитно-цифровыми полями.
Современные универсальные ЭВМ обычно реализуют операции всех приведенных выше групп, а специализированные ЭВМ часто не имеют аппаратуры для обработки чисел с плавающей запятой, десятичных чисел и операций над алфавитно-цифровыми полями. В этом случае эти операции выполняются специальными подпрограммами.
Основными являются арифметические и логические операции. К арифметическим операциям относятся сложение, вычитание, вычитание модулей ("короткие операции"), умножение и деление ("длинные операции"). Группу логических операций составляют операции дизъюнкции (логическое ИЛИ) и конъюнкции (логическое И) над многоразрядными двоичными словами, сравнение кодов на равенство. Специальные арифметические операции включают в себя нормализацию, арифметический сдвиг (сдвигаются только цифровые разряды, знаковый разряд остается на месте), логический сдвиг (знаковый разряд сдвигается вместе с цифровыми разрядами). Обширна группа операций редактирования алфавитно-цифровой информации.
Для выполнения перечисленных операций в АЛУ включаются следующие функциональные узлы:
- сумматор для выполнения суммирования и других действий над кодами операндов;
- регистры для хранения кодов операндов на время выполнения действий над ними;
- сдвигатели для сдвига кода на один или несколько разрядов вправо или влево;
- преобразователи для преобразования прямого кода числа в обратный или дополнительный код;
- комбинационные схемы для реализации логических операций, мультиплексирования данных, управляемой передачи информации, формирования признаков результата и т.д.
Регистры и в некоторых случаях сумматоры имеют цепи управления приемом, выдачей и сбросом кодов операндов. Логические операции, операции сдвига и преобразования кодов могут выполняться не только специальными устройствами, но и с помощью дополнительных связей регистров и сумматора. В зависимости от типов используемых для суммирования базовых элементов различают комбинационные и накапливающие сумматоры.
