Арифметическо-логические устройства

В информатике показывается, что арифметические операции с двоичными числами сводятся к операциям многократного сложения. Применительно к этим возможностям цифровых автоматов в математике развито направление «численные методы», в которых задачи решения линейных и нелинейных алгебраических и дифференциальных уравнений сводятся к задачам вычисленых конечных сумм. В этой связи основным вычислительным ядром микропроцессора является арифметическо–логическое устройство (АЛУ) – логическая схема, реализующая некоторый набор логических и арифметических операций над двумя двоичными числами определенной разрядности (операндами). Конкретная логическая функция (арифметическая операция), которая должна быть выполнена в данный момент времени, задается кодом, который является элементом управляющей программы. На рис. 8.1 приведено условное графическое изображение четырехразрядного АЛУ, где показаны лишь основные выводы.

На выходы А0¸А3 и В0¸В3 подаются коды соответственно операндов А и В. Сигнал на входе М переводит АЛУ в режим или логического, или арифметического устройства. Код выполняемой над операндами операции задается кодом S0¸S3. Например, при коде 0001 в режиме логического устройства лежит выполнение операции , а в режиме арифметического устройства будет произведено вычисление А × В–1. Всего при четырехразрядном управляющем коде данное АЛУ может выполнить 16 логических и 16 арифметических операций. Результат каждой выполняемой операции фиксируется на выходах F0¸F3. Для наращивания разрядности может использоваться несколько таких АЛУ, для чего они снабжаются выходами переноса в старший разряд.