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---+++ ALU (Arithmetic Logic Unit)

*Esempio di ALU minima:*

<IMG SRC="%ATTACHURL%/alu_minima.gif"> 

T è il _trabocco_ (o _overflow_)

c1,c0 linee di selezione

R è il riporto

Rin il riporto in entrata

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*Trabocco*

In complemento a 2 i bit hanno il peso usuale, eccetto il _MSB_ (bit più significativo) che ha peso usuale ma positivo se uguale a 0, negativo se uguale a 1. Ad esempio 1011 in compl. a 2 è uguale a -5 in decimale (il MSB vale -8).
La somma (intesa come algebrica, dunque somma o differenza) tra due numeri in compl. a 2 dà problemi in due casi:

   * somma di due negativi che danno risultato positivo
   * somma di due positivi che danno risutato negativo
Sono i due casi in cui c'è _trabocco_.
In una _ALU_ per segnalare queste situazioni si usa un semplice circuito combinatorio:

<IMG SRC="%ATTACHURL%/overf.gif">

nel circuito sopra, le due condizioni sono in _OR_, se se ne verifica una viene segnalato.

Ora vediamo a cosa servono i controlli entranti nella nostra "ALU minima".
c0 è il segnale che ci dice se dobbiamo fare addizione o sottrazione. Potremo avere ad esempio l'addizione con c0=0 e la sottrazione con c0=1.
c1 segnala che l'operando a cui è collegato è uguale a 0.

Vediamo la tabella per il nostro schema di ALU

|*c1c0Rin*|*Risultato*     |*Operazione*         |
|0  0  0| S=0+B=B      |   selezione di B  |
|0  0  1| S=0+B+1      |   incremento di B |
|0  1  0| S=0+ ¬B=¬B   |   complemento di B|
|0  1  1| S=0+ ¬B-1=-B | opposto di B      |
|1  0  0| S=A+B        | somma             |
|1  0  1| S=A+B+1      |      _non usato_  |
|1  1  0| S=a+ ¬B=A-B-1|     _non usato_   |
|1  1  1| S=A+ ¬B+1=A-B| sottrazione       |


questa ALU fa somma, sottrazione, incremento, opposto, selezione (far passare una stringa senza alterarla).

Selezione opposto e incremento sono operazioni "unarie" (su un solo operando).
Somma e sottazione sono operazioni "binarie" (su due operandi).

Somma, sottrazione, incremento e opposto sono operazioni aritmetiche.
Complemento e selezione sono operazioni logiche.

<IMG SRC="%ATTACHURL%/schema_alu.gif">

Per le operazioni in virgola mobile serve una ALU apposita.

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---+++ Richiami di *Moduli Sequenziali*

In un circuito sequenziale l'uscita è funzione del tempo oltre che dell'entrata. Occorre dunque un dispositvo di memorizzazione, in grado cioè di "ricordare" l'informazione. Tale dispositivo è il _Flip Flop_ (anche abbreviato come FF). Esistono vari tipi di FF, quello nell'esempio è il JK:

<IMG SRC="%ATTACHURL%/ffjk.gif">

Il FF ha i valori in entrata J e K più un segnale di _clock_, e in uscita Q e Q negato. Di seguito la tabella del FF di tipo JK: 

|*JK*|*Q(t+1)*|           |
|00|Q(t)|memorizzaz.|
|01|0| scrittura |
|10|1| scrittura |
|11|¬Q(t)| negazione | 

I FF possono essere utilizzati per realizzare _contatori_.
I contatori possono essere _asincroni_ o _sincroni_

   * *Asincroni*: non tutti i FF sono cadenzati dal clock. Solo il primo è sensibile al clock
   
<IMG SRC="%ATTACHURL%/cont_asinc.gif">

è un contatore mod. 8

<IMG SRC="%ATTACHURL%/automa_cont.gif">

   * *Sincroni*: hanno tutti i FF collegati allo stesso clock. 

<IMG SRC="%ATTACHURL%/cont_sinc.gif">

FF2 ha una porta AND perchè commuta solo quando tutti gli altri sono a 1.
Con 2 FF possiamo contare fino a 2^n; Ad esempio con 3 FF possiamo contare fino a 8; se però vogliamo contare fino a 5, bisogna far sì che appena arrivati a 5 si torni a 0. Si usa allora l'entrata sincrona _clear_.

<IMG SRC="%ATTACHURL%/clear.gif">

Nella porta AND va collegata l'ultima configurazione accettata.

L'altra entrata sincrona, _set_, serve invece a realizzare _contatori preselezionabili_ (utili ad esempio eseguire i salti nei programmi).

*Uso dei contatori:*

   * contatore di eventi
   * selezione di celle di memoria sequenzialmente

<IMG SRC="%ATTACHURL%/memoria.gif">

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---+++ Registri di Memorizzazione

<IMG SRC="%ATTACHURL%/register.gif">

Sono dispositivi sui quali posso caricare e dai quali posso prelevare l'informazione.

*Registri a scorrimento*
Consentono:
   * lettura e scrittura seriale
   * operazioni logiche e aritmetiche

<IMG SRC="%ATTACHURL%/reg_scor.gif">

lo scorrimento è eventualmente ad anello.

*Contatori preselezionabili*

<IMG SRC="%ATTACHURL%/cont_pres.gif">

Sono dispositivi parallelo-seriale-parellelo

-- Users.StefanoPalma - 28 Mar 2002

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Topic revision: r3 - 2002-04-02 - GiuseppeMacario