Building an ALU in Logisim

Dr Craig A. Evans

25 Jul 201721:04

Summary

TLDRيتناول الفيديو بناء وحدة الحساب والمنطق (ALU) باستخدام وحدات منطقية وحسابية، حيث ترتبط هذه الوحدات بمحدد متعدد (multiplexer) لاختيار الإخراج المطلوب. يناقش الفيديو كيفية تصميم وتجميع هذه الوحدات للتعامل مع العمليات الحسابية مثل الجمع والطرح باستخدام متمم الاثنين (two's complement)، بالإضافة إلى التعامل مع وحدات منطقية مثل AND وOR. كما يستعرض تصميم مكرر للحمل (ripple carry adder) وطرق لتحديد العمليات باستخدام بتات اختيارية. يركز الفيديو على تفاصيل بناء النظام وفحص الإشارات المختلفة للتأكد من أن التصميم يعمل بشكل صحيح.

Takeaways

🔧 تصميم وحدة منطقية حسابية (ALU) من مستوى أعلى يتضمن وحدات حسابية ومنطقية متصلة عبر مبدل
🔗 المبدل يتحكم في اختيار أي خرج يتم تغذيته إلى الوحدة السفلية، ويتطلب مدخلات متعددة
📏 الدوائر المستخدمة تشمل مدخلات ومخرجات بأربعة بتات، ولكن يمكن توسيعها إلى 16 أو 32 بت
🔄 يتم استخدام مبدل لتحديد ما إذا كانت الإشارات A وB سيتم عكسها أو لا لتفعيل العمليات مثل الطرح
✂️ يجب عكس B للحصول على المكمل الثنائي Two's Complement لإجراء عمليات الطرح
➕ يتم تنفيذ الجمع باستخدام Adder قابل للتوسيع، ويمكن تحويله إلى Subtractor عن طريق عكس B وإضافة 1 إلى الحمل
⚙️ تصميم دوائر مثل Ripple Carry Adder تم تنفيذه بعناية باستخدام مفككات إشارات 4 بت لتفصيل الإشارات المدخلة
🚥 يتم اختيار العملية المنطقية باستخدام مفكك يتعامل مع مدخلات بأربعة بتات لتحديد العمليات مثل AND، OR، NOT
🛠️ العلم Carry يتم تعيينه بناءً على عملية الجمع أو الطرح، مع تحديث أعلام إضافية مثل Flag Overflow وZero Flag
✅ تم اختبار الوحدة باستخدام مجموعات اختبار محددة للتأكد من عمل الوظائف المنطقية والحسابية بشكل صحيح

Q & A

ما هو الهدف النهائي من التصميم في النص المقدم؟
-الهدف هو بناء وحدة حاسوبية ومنطقية (Arithmetic Logic Unit - ALU) في Rogerison.
ما هي الوحدات الرئيسية المشتقة في التصميم؟
-الوحدات الرئيسية هي وحدة الحساب والمنطق، وهما متصلة بـ multiplexer.
لماذا يتم استخدام multiplexer في التصميم؟
-يستخدم multiplexer لتحديد أي خرج يجب إدخاله إلى الوحدة التالية (ALU).
ما هي القيمة العظمى للوحدات المنطقية والحسابية في التصميم؟
-الوحدات المنطقية والحسابية هي 4 بت، مما يسمح ببناء وحدة قابلة للتطوير.
كيف يتم إنشاء الإدخالات في الوحدة المنطقية والحسابية؟
-تم إنشاء الإدخالات من خلال التوصيل بين الإدخالات A وB والإدخالات المنطقية.
ما هي الوظيفة الرئيسية لـ multiplexer في وحدة المنطق والحساب؟
-وظيفة multiplexer هي تحديد ما إذا كان يجب عكس الإدخالات أم لا.
لماذا يجب عكس الإدخالات في الوحدة الحسابية؟
-يتم عكس الإدخالات لإجراء العمليات الحسابية مثل الطرح والaddersion.
ما هي الطريقة المستخدمة لإجراء الطرح في الوحدة الحسابية؟
-يتم الطرح بواسطة عكس B وإدخال 1 في الحامل لتحويلها إلى تplement's complement.
ما هي الوظائف الرئيسية التي يمكن تنفيذها من خلال وحدة المنطق؟
-الوظائف الرئيسية هي الجمع والطرح والتحويل إلى تplement's complement.
كيف يتم ترتيب الإدخالات في الوحدة النهائية؟
-تم ترتيب الإدخالات من خلال الإدخالات المنطقية والإدخالات الحسابية والإدخالات النقطية.
ما هي العلامات المطلوبة لتتبع العمليات في وحدة المنطق والحساب؟
-العلامات المطلوبة هي العلامة النقطية (C) والعلامة السلبية (V).