+ A A 0 1 0 0 0 1 0 Sum MUX 0 1 1 Result 0 1 1 B - PowerPoint PPT Presentation

9/14/15 WELLESLEY CS 240 1 Processor: ¡Data ¡Path ¡Components Arithmetic ¡Logic ¡Unit ¡(ALU) Condition ¡Codes (sign, ¡overflow , a ¡few ¡bits carry-­‑out, ¡zero) 4 2 1 3 word Operand ¡A Instruction ¡ ALU ALU Registers words Fetch and ¡ Memory Result Decode Operand ¡B Operation ¡ID a ¡few ¡bits Hardware ¡unit ¡for ¡arithmetic ¡and ¡bitwise ¡operations. 1-­‑bit ¡ALU ¡for ¡bitwise ¡operations 1-­‑bit ¡adder Build ¡an ¡n-­‑bit ¡ALU ¡from ¡n ¡1-­‑bit ¡ALUs. Build ¡an ¡n-­‑bit ¡adder ¡from ¡n ¡1-­‑bit ¡adders. Each ¡bit ¡ i in ¡the ¡result ¡is ¡computed ¡from ¡the ¡corresponding ¡bit ¡ i in ¡the ¡two ¡inputs. Each ¡bit ¡ i in ¡the ¡result ¡is ¡computed ¡from ¡the ¡corresponding ¡bit ¡ i in ¡the ¡two ¡inpu ts ¡ and ¡the ¡carry ¡out ¡of ¡bit ¡ i-­‑1 . Op A B Result A B Carry ¡ in Carry ¡ out Sum Carry ¡in 0 0 0 Operation 0 0 0 0 0 1 0 0 1 + A A 0 1 0 0 0 1 0 Sum MUX 0 1 1 Result 0 1 1 B 1 0 0 B 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 Carry ¡out 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 Y ou ¡will ¡explore ¡what's ¡in ¡the ¡box ¡for ¡lab. 1

9/14/15 WELLESLEY CS 240 32-­‑bit ¡ALU 1-­‑bit ¡ALU with ¡ripple ¡carry Operation Carry ¡in 2 a 0 MUX Result 1 Sum + 2 b Carry ¡out ALU ¡Condition ¡Codes Adding ¡subtraction Zero ¡Flag: 1 ¡if ¡result ¡is ¡00...0 ¡else ¡0 Operation Sign ¡Flag: ¡ sign ¡bit ¡of ¡result Carry ¡in invert ¡B 2 A 0 Carry ¡ Flag: 1 ¡if ¡unsigned ¡overflow ¡ else ¡0 carry-­‑out ¡bit ¡of ¡result MUX Result 1 Overflow ¡Flag: ¡ 1 ¡if ¡signed ¡overflow ¡ else ¡0 Sum + B 0 2 MUX 1 Carry ¡out 2

9/14/15 WELLESLEY CS 240 Compute ¡NOT, ¡NAND, ¡NOR, ¡XOR, ¡<, ¡==, ¡…? Detect ¡overflow? Controlling ¡the ¡ALU invert ¡A Operation invert ¡B Condition ¡Codes Carry ¡in ALU control ¡lines Function 2 A 0 0 0000 AND MUX Operand ¡A 1 0001 OR ALU MUX Result Result 0010 add 1 Operand ¡B 0110 subtract 1100 NOR Sum + Control ¡Lines B 0 2 MUX 1 Invert ¡A Invert ¡B Operation ¡ID Carry ¡out 3