شبیه سازی یک واحد حساب و منطق (ALU) در پروتئوس - وب سایت رضا احمدی

در این مقاله به برسی واحد حساب و منطق در معماری کامپیوتر میپردازیم و سپس یک واحد alu با 74LS181 طراحی و در نرم افزار پروتئوس اجرا می کنیم.

در سيستمها بجاي اينكه ثباتها ريز عملها را مستقيما اجرا كنند از تعدادي ثبات ذخيره سازي استفاده ميشود كه به يك واحد عملياتي مشترك بنام واحد حساب و منطق متصل اند. براي اجراي يك ريز عمل محتواي ثبات خاصي در ورودي ALU  مشترك قرار ميگيرد ALU عملي را انجام داده و نتيجه را به ثبات مقصد ارسال ميكند چون ALU يك مدار تركيبي است بنابراين عمل انتقال ثبات به ALU و انتقال نتيجه به ثبات مقصد در يك پريود پالس ساعت صورت ميگيرد.

اكثر ALUها ميتوانند اين عمليات ها را انجام دهند:
• عمليات هاي محاسباتي صحيح ( جمع ، تفريق و بعضي ضرب و تقسيم .. )
• عمليات هاي بيتي منطقي ( XOR ،OR ،NOT ،AND )
• عمليات هاي انتقال بيتي (Bit-shifting) (انتقال يا چرخش كه كلمه با تعداد مشخصي بيت به راست يا چپ؛ بـا/بـدون گسترش علامت)

در ايـن آزمايش از آي سي 74LS181 استفاده خواهيم كرد كه يك ALU چهار بيتي ميباشد. شمای کلی از این آی سی در زیر آورده شده:

با پايه Mميتوان نوع عمليات را مشخص كرد. اگر ‘ M=’1باشد، عمليات منطقي و اگر ‘ M=’0باشد، عمليات رياضي خواهد بود. با استفاده از پايه هاي ،S0-S3 ميتوان يكي از 16عمليات منطقي و يا رياضي مختلف را انتخاب كرد:

وا ما شماتیک و سیم کشی مدار به شرح زیر میباشد:

آي سي 74LS173يك ثبات با چهار فليپ فلاپ Dو خروجي سه حالته ميباشد. در لبه بالا رونده كـلاك، ورودي بـه خروجي آن منتقل ميشود. براي عملكرد نرمال ثبات، پايه هاي فعال كننده ورودي IE1و IE2و همچنين پايـه هـاي فعـال كننـده خروجي OE1و OE2بايستي به زمين متصل شوند.

در مدار بالا selection=HHHL میباشد و پین  در حالت صفر (L)  CNهمانطور که از جدول مشخص است در این حالت عملیات (A+B’)+1 یعنی همان عملیان تقریق  انجام میشود، ورودی A برابر 5 و ورودی B برابر 3 انتخاب شده و در نتجه مقدلر خروجی برابر 2 یا همان 0010 منطقی.