算术逻辑运算单元(ALU)

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1、第一章小结课程简介冯.诺依曼体系结构采用5大部件采用程序、数据存储采用2进制计算机层次结构硬件~总线结构软件系统性能指标*1第一章小结课程简介计算机组成原理：计算机的结构、组成及实现地位：承上启下性质：重要的专业基础课任务：建立对计算机系统的整机概念要求：熟练掌握计算机系统的基本概念和基本原理了解各主要部件硬件结构，相互作用和联系及其工作原理掌握指令系统2计算机系统的基本组成及层次结构从功能角度分析数据输入存储运算、处理（传送）输出组成体系结构-存储程序（冯·诺依曼）软件语言支持资源管理应用软件3计算机系统的基本组成及层次结构从硬件组成角度来分析硬件组成层次结构

2、数字逻辑层微体系结构层功能部件具体组成、运行原理、连接、协同指令系统层从软件组成角度来分析操作系统层汇编语言层高级语言（算法语言）层应用层4存储程序工作方式与诺依曼机冯·诺依曼领导研制EDVAC（ElectronicDiscreateVariableComputer)机要点（1943~1946）采用二进制代码表示数据和指令采用5大部件采用存储程序工作方式事先编制程序程序存储于计算机的存储器之中计算机运行时自动取指、执行5第2章算术逻辑运算单元(ALU）内容提要半加器真值表，和逻辑表达式全加器真值表，和逻辑表达式，进位表达式多位加法器串行加法器进位链表达式（进位产

3、生函数、进位传递函数）并行加法器算术逻辑单元(ALU)多位ALU*6第2章计算机的逻辑部件2.1计算机中常用的组合逻辑电路2.1.1三态电路*7图2.1三态反相门(1)的功能表及逻辑图三态电路应用实例2.1计算机中常用的组合逻辑电路2.1.2异或门及其应用1.异或门*8图2.7异或门的功能表和逻辑图逻辑表达式?2.1计算机中常用的组合逻辑电路2.1.2异或门及其应用数码比较器*9图2.9四位比较器当Ai=Bi，则Yi=0;当Ai≠Bi,则Yi=1逻辑表达式？2.1计算机中常用的组合逻辑电路2.1.2异或门及其应用数码比较器*10图2.9四位比较器当Ai=Bi，则

4、Yi=0;当Ai≠Bi,则Yi=12.1计算机中常用的组合逻辑电路2.1.2异或门及其应用奇偶检测电路*11图2.10八位奇偶检测电路上一讲小结半加器真值表，和逻辑表达式全加器真值表，和逻辑表达式，进位表达式多位加法器串行加法器进位链表达式（进位产生函数、进位传递函数）并行加法器算术逻辑单元(ALU)多位ALU*122.1计算机中常用的组合逻辑电路2.1.3加法器—半加器*132.1计算机中常用的组合逻辑电路2.1.3加法器—全加器*14Fn=Xn⊕Yn⊕CnCn=XnYn+(Xn+Yn)Cn-1串行加法器和并行加法器*15速度慢，在ALU中很少采用移位寄存器移

5、位寄存器*16CPQ1Q2D2.1.3加法器—4位全加器*17C2=X2Y2+(X2+Y2)C12.1.3加法器--4位超前进位加法器*18图2.14四位超前进位加法器4位超前进位加法器*192-1-4算术逻辑单元*20CiSn~0XiYiFi∑…算术逻辑单元*21S3S2XiS1S0Yi00100Ai01Ai+Bi01AiBi10Ai+Bi10AiBi11Ai110*22S3S2XiS1S0Yi00100Ai01Ai+/Bi01AiBi10Ai+Bi10Ai/Bi11Ai110*23++++SN741814位ALU内部结构图*24SN741814位ALU外观图

6、*25由4位ALU构成的16位ALU*26C1=G1+P1C0C2=G2+P2C1=G2+P2(G1+P1C0)=G2+P2G1+P2P1C0由4位ALU构成的16位ALU*27SN74182第2章小结半加器真值表逻辑表达式全加器真值表逻辑表达式（和，进位）多位加法器串行进位并行进位进位表达式（进位产生函数G、进位传递函数P)多位进位表达式算术逻辑单元一位ALU4位ALU多位ALU*282.1.5译码器-1*292输入4输出译码器2.1.5译码器-2*30两块3输入变量译码器扩展成4输入译码器D=0,Y0~Y7D=1,Y8~y152.1.6数据选择器-1双4通道

7、选1数据选择器*312.1.6数据选择器-28选1数据选择器*322.2时序逻辑电路2.2.1触发器1.电位触发方式触发器2.边沿触发方式触发器*33图2.23锁存器图2.24D触发器