UKŁADY ARYTMETYCZNE 1. Układy arytmetyczne.

UKŁADY ARYTMETYCZNE
1. Układy arytmetyczne.
Układami arytmetycznymi nazywa się układy, umożliwiające wykonywanie operacji
arytmetycznych na liczbach, przedstawionych w zapisie dwójkowym. Ponieważ wszystkie
podstawowe działania arytmetyczne: dodawanie, odejmowanie, mnożenie i dzielenie, a
także wszystkie inne operacje matematyczne, wykonad można przy zastosowaniu
odpowiednich algorytmów za pomocą jednego tylko działania arytmetycznego - dodawania,
podstawowym układem arytmetycznym jest układ, realizujący dodawanie, nazywany
sumatorem.
Do układów arytmetycznych zalicza się ponadto układy do porównywania dwu liczb,
nazywane komparatorami oraz uniwersalne układy arytmetyczno – logiczne (ALU),
realizujące różne operacje arytmetyczne i logiczne.
2. Sumatory.
2.1.
Półsumatory.
Półsumatorem nazywamy układ cyfrowy posiadający dwa wejścia (np: X1 i X2) oraz
dwa wyjścia – sumę (Y) oraz przeniesienie (C-out). Wykonuje działanie dodawania na
układzie liczb binarnych.
2.2.
Sumatory.
Sumator jest układem realizującym dodawanie trzech bitów i w stosunku do
półsumatora poszerzony jest o dodatkowe wejście C-in (przeniesienie z poprzedniego
układu).
Układ realizujący sumowanie dwóch n-bitowych liczb binarnych nazywa się
sumatorem kaskadowym.
3. Komparatory.
Komparator jest układem umożliwiającym porównywanie informacji (zwykle liczb
binarnych albo dwóch napięd (wykonanie analogowe). Układ ma dwa zestawy wejśd (a,b) i
kilka wyjśd reprezentujących wynik porównania (np. a=b, a<b, a>b).
 Komparator analogowy
Komparator analogowy porównuje napięcia (lub prądy) przyłożone do wejśd, a na
wyjściu podaje sygnał zależny od tego, który z sygnałów wejściowych jest większy.
Komparatory wykonuje się w oparciu o wzmacniacze operacyjne. Przykładem komparatora
analogowego jest układ scalony LM339.
 Komparator cyfrowy
Jedynka na jednym z trzech wyjśd komparatora informuje, w jakiej relacji względem siebie
(mniejsze, równe, większe) są liczby podawane na jego wejścia. Komparatory można łączyd
kaskadowo, co umożliwia porównywanie liczb (w naturalnym kodzie dwójkowym lub w kodzie BCD) o
dowolnej długości.
4. Jednostka Arytmetyczno-Logiczna (ALU).
A i B - operandy;
R - wyjście;
F - wejście z jednostki kontrolnej; |
D - status wyjścia
Jednostka arytmetyczno-logiczna (ALU) to jedna z głównych części procesora,
prowadząca proste operacje na liczbach całkowitych. Typowe ALU ma dwa wejścia
odpowiadające parze argumentów i jedno wyjście na wynik.
Operacje jakie prowadzi to:
 operacje logiczne: AND, OR, NOT, XOR,
 dodawanie,
 odejmowanie, negacja liczby, dodawanie z przeniesieniem, zwiększanie/zmniejszanie
o1,
 przesunięcia bitowe o stałą liczbę bitów, czasem też o zmienną liczbę,
 mnożenie oraz dzielenie/modulo.
Źródła:
http://www.zsz.wodzislaw.pl/aaz/klienci/utk/utk12.pdf
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/Full-adder.svg/360px-Full-adder.svg.png
http://edu.i-lo.tarnow.pl/inf/prg/005_pmc1/0005.php#sumator
http://pl.wikipedia.org/wiki/Komparator
http://www.zgapa.pl/zgapedia/Jednostka_arytmetyczno-logiczna.html
Autor: Michał Wójcik