2.2 Дослідження роботи стандартного 4-бітного арифметично-логічного пристрою

Таблиця 2 Результати дослідження стандартного 4-бітного арифметично-логічного пристрою

Операція		Код операції	Тип М	А	В	Код	Результат F
1	*В	D	1	6	7	010D6007	0
2	*В	D	1	D	6	410DD376	9
3	(*В)+( А+)	9	1	6	7	11096937	1
4	(*В)+( А+)	9	1	D	6	5109D356	B
5		5	1	6	7	21056987	8
6		5	1	D	6	6105D026	9
7	(*)	1	1	6	7	31016147	9
8	(*)	1	1	D	6	7101D006	B
9	A мінус 1	2	0	6	7	000D6007	F
10	A мінус 1	2	0	D	6	400DD376	1
11	А мінус В мінус 1	6	0	6	7	10096937	2
12	А мінус В мінус 1	6	0	D	6	5009D356	9
13	A плюс (А+В)	A	0	6	7	20056987	9
14	A плюс (А+В)	A	0	D	6	6005D026	4
15	A плюс A	E	0	6	7	30016147	8
16	A плюс A	E	0	D	6	7001D006	b

Рис 1 Схема роботи структурного 4-бітного АЛП.

3. Синтез спеціалізованого арифметичного пристрою

3.1 Теоретичні відомості про суматори

Суматор (adder) — вузол ЕОМ, призначений для утворення суми двох операндів.

Суматором називається функціональний вузол комп'ютера, призначений для додавання двох n-розрядних слів (чисел). Операція віднімання замінюється додаванням слів в оберненому або доповнювальному кодах. Операції множення та ділення перетворюються на реалізації багаторазового додавання та зсуву. Тому суматор є важливою частиною арифметично-логічного пристрою. Функція суматора позначається літерами SM або Σ.

Суматори класифікують за такими ознаками:

способом додавання — паралельні, послідовні та паралельно-послідовні;

кількістю вхідних клем — напівсуматори, однорозрядні або багаторозрядні суматори;

організацією зберігання результату додавання — комбінаційні, накопичувальні, комбіновані;

системою числення — позиційні (двійкові, двійково-десяткові, трійкові) та непозиційні, наприклад, у системі залишкових класів;

розрядністю (довжиною) операндів — 8-, 16-, 32-, 64-розрядні;

способом подання від'ємних чисел — в оберненому або доповнювальному кодах, а також їх модифікаціях;

часом додавання — синхронні та асинхронні.

Суматор складається з окремих схем, які називаються однорозрядними суматорами; вони виконують усі дії з додавання значень однойменних розрядів двох чисел (операндів).

У паралельних n-розрядних суматорах значення всіх розрядів операндів поступають одночасно на відповідні входи однорозрядних підсумовуючих схем. У послідовних суматорах значення розрядів операндів та перенесення, які запам'ятовувалися в минулому такті, поступають послідовно в напрямку від молодших розрядів до старших на входи одного одно розрядного суматора. В паралельно-послідовних суматорах числа розбиваються на частини, наприклад, байти, розряди байтів поступають на входи восьми розрядного суматора паралельно (одночасно), а самі байти — послідовно, в напрямку від молодших до старших байтів з врахуванням запам'ятованого перенесення.

Рис.2 Логічне рівняння та таблиця істинності повного суматора.

Рис 3. Структурна субсхема однорозрядного повного суматора

Розрядність суматорів знаходиться в широкому діапазоні 4-16 — для мікро- та міні-комп'ютерів та 32-128 і більше — для універсальних машин.

Суматори з постійним інтервалом часу для додавання називаються синхронними. Суматори, в яких інтервал часу для додавання визначається моментом фактичного закінчення операції, називаються асинхронними. В асинхронних суматорах є спеціальні схеми, які визначають фактичний момент закінчення додавання і повідомляють про це в пристрій керування. На практиці переважно використовуються синхронні суматори.