A 74181 egy 4 bites bitszelet-technikájú aritmetikai-logikai egység (ALU), amely 7400-as sorozatú TTL integrált áramkörként van megvalósítva. A Texas Instruments mutatta be 1970 februárjában.^[1] Ez volt az első teljes, egyetlen csipen megvalósított ALU.^[2] Sok történetileg jelentős miniszámítógép és egyéb eszköz CPU-jában használták aritmetikai/logikai magként.

A 74181 evolúciós lépést jelentett az 1960-as évek diszkrét logikai kapuk segítségével épített CPU-i és a mai egycsipes mikroprocesszorok CPU-i között. Kereskedelmi termékekben már nem használják, de a 74181-esre még mindig hivatkoznak a számítógéptervezési tankönyvekben és műszaki cikkekben. Időnként főiskolai gyakorlatokon is használják a jövőbeli számítógéptervezők képzésére.

Műszaki adatok

A 74181 egy 7400-as sorozatú közepes integráltságú (MSI), TTL integrált áramkör, amely 75 logikai kapu megfelelőjét tartalmazza,^[3] és leggyakrabban 24 tűs DIP tokozásba van szerelve. A 4 bites szóméretű ALU képes végrehajtani az összes hagyományos összeadás / kivonás / csökkentés műveletet átvitellel vagy anélkül, valamint az AND/NAND (NEM-ÉS), OR (VAGY)/NOR, XOR (kizáró VAGY), és eltolás (léptetés, shift) műveleteket. Ezeknek az alapvető műveleteknek számos változata áll rendelkezésre, összesen 16 aritmetikai és 16 logikai művelet, két négybites szón. A szorzás és osztás műveletek nincsenek megvalósítva, de végrehajthatók több lépésben az eltolás és összeadás vagy kivonás műveletek segítségével. Az eltolás/léptetés nem explicit művelet, hanem több rendelkezésre álló egyéb műveletből származtatható; például az "A plusz A" funkció kiválasztása átvitellel (M=0) az A bemenet egy lépéses aritmetikai balra tolásának felel meg.

A 74181 a fenti műveleteket két négybites operanduson végzi el, 22 nanoszekundumos végrehajtási idővel, négy bites eredményt generálva átvitellel (ez 45 MHz-es órajelnek felel meg). A 74S181 ugyanezeket a műveleteket 11 nanoszekundum alatt hajtja végre (90 MHz), míg a 74F181 jellemzően 7 nanoszekundum alatt végzi ezeket (143 MHz).

Több „szelet” kombinálható tetszőlegesen nagy szómérethez. Például tizenhat 74S181-es és öt 74S182-es gyors átvitelgenerátor kombinálható, hogy ugyanezeket a műveleteket hajtsák végre 64 bites operandusokon 28 nanoszekundum alatt (36 MHz). Bár a teljesítménye messze elmarad a mai több gigahertzes, 64 bites mikroprocesszorok teljesítményétől, saját környezetében mégis magasan kiemelkedő volt, a korai négy- és nyolcbites mikroprocesszorok megahertz alatti órajeléhez képest.

Megvalósított műveletek

A 74181 megvalósítja mind a 16 lehetséges kétváltozós logikai függvényt. Aritmetikai műveletei közé tartozik az összeadás és kivonás, átvitellel és anélkül. Aktív-magas (a magas szint 1-nek felel meg) és aktív-alacsony (alacsony szint 1-nek felel meg) logikai szintű adatokkal használható.^[4]

Bemenetek és kimenetek

A művelet kiválasztásához négy vezérlő bemenet áll rendelkezésre, ezek jelölése S0 – S3. Az M bemenet a logikai és az aritmetikai műveletek közötti választásra szolgál, Cn pedig a bemenő átvitel (carry-in). Az A és B a feldolgozandó adat (mindkettő négy bites). Az eredmény az F kimeneten jelenik meg. A P és a G kimenetek gyors átvitelképzésű összeadó használatához szükségesek, amely egy vagy több 74182-es áramkör segítségével megvalósítható.

Az F kimeneten megjelenő funkciók

Az alábbi táblázatban az AND (ÉS) műveletet a szorzás jelöli, a OR (VAGY) műveletet a ${\displaystyle +}$ jel, a XOR jele ${\displaystyle \oplus }$, a logikai NOT (tagadás) művelet jelölése a felülvonás, a számtani összeadást és kivonást a „plusz” és „mínusz” szavak jelölik.

Kiválasztás				Aktív-alacsony adat			Aktív-magas adat
				Logika M = H	Aritmetika M = L		Logika M = H	Aritmetika M = L
S3	S2	S1	S0		Cn = L (nincs átvitel)	Cn = H (átvitel)		Cn = H (nincs átvitel)	Cn = L (átvitel)
L	L	L	L	${\displaystyle {\overline {A}}}$	${\displaystyle A}$ mínusz ${\displaystyle 1}$	${\displaystyle {A}}$	${\displaystyle {\overline {A}}}$	${\displaystyle A}$	${\displaystyle A}$ plusz ${\displaystyle 1}$
L	L	L	H	${\displaystyle {\overline {AB}}}$	${\displaystyle AB}$ mínusz ${\displaystyle 1}$	${\displaystyle {AB}}$	${\displaystyle {\overline {A+B}}}$	${\displaystyle A+B}$	${\displaystyle {(A+B)}}$ plusz ${\displaystyle 1}$
L	L	H	L	${\displaystyle {\overline {A}}+B}$	${\displaystyle A{\overline {B}}}$ mínusz ${\displaystyle 1}$	${\displaystyle A{\overline {B}}}$	${\displaystyle {\overline {A}}B}$	${\displaystyle A+{\overline {B}}}$	${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$ plusz ${\displaystyle 1}$
L	L	H	H	Logikai 1	${\displaystyle -1}$ (kettes komplemens)	${\displaystyle 0}$ (nulla)	Logikai 0	${\displaystyle -1}$ (kettes komplemens)	${\displaystyle 0}$ (nulla)
L	H	L	L	${\displaystyle {\overline {A+B}}}$	${\displaystyle A}$ plusz ${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$	${\displaystyle A}$ plusz ${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$ plusz ${\displaystyle 1}$	${\displaystyle {\overline {AB}}}$	${\displaystyle A}$ plusz ${\displaystyle A{\overline {B}}}$	${\displaystyle A}$ plusz ${\displaystyle (A{\overline {B}})}$ plusz ${\displaystyle 1}$
L	H	L	H	${\displaystyle {\overline {B}}}$	${\displaystyle AB}$ plusz ${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$	${\displaystyle AB}$ plusz ${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$ plusz ${\displaystyle 1}$	${\displaystyle {\overline {B}}}$	${\displaystyle (A+B)}$Információ forrás: https://hu.wikipedia.org/wiki/74181 (integrált áramkör) A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.  Navigáció: Elektronika > Digitális elektronika > Digitális fényképezés Digitális jelfeldolgozás Multiplexelés Regiszterek Kapcsolódó kifejezések: 4000-es sorozat 74181 (integrált áramkör) AT&T DSP1 C166 család Digitális Digitális jelfeldolgozás Digital Millennium Copyright Act DSP Starter Kit Field-programmable gate array Gyűrűs számláló Hazárdjelenségek Logikai kapu Mikrovezérlő A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket. Electronica.hu © 2024. All rights reserved.