74181 - 74181

Veri sayfasından bir sayfada duran 74S181 4-bit ALU bit dilimi

74.181 a, 4 bit dilim aritmetik mantık birimi bir şekilde uygulanan (ALU), 7400 serisi TTL entegre devre . Tek bir çip üzerindeki ilk eksiksiz ALU, tarihsel olarak önemli birçok mini bilgisayarın ve diğer cihazların CPU'larında aritmetik/mantık çekirdeği olarak kullanıldı .

74181, 1960'ların ayrık mantık kapıları kullanılarak oluşturulan CPU'ları ile günümüzün tek çipli mikroişlemci CPU'ları arasındaki evrimsel bir adımı temsil eder . Artık ticari ürünlerde kullanılmamasına rağmen, 74181'e bilgisayar organizasyonu ders kitaplarında ve teknik belgelerde hala atıfta bulunulmaktadır . Ayrıca bazen geleceğin bilgisayar mimarlarını yetiştirmek için 'uygulamalı' kolej kurslarında da kullanılır .

Özellikler

74181 entegre devresinin kombinasyonel mantık devresi

74181, 75 mantık kapısına eşdeğer bir 7400 serisi orta ölçekli entegrasyon (MSI) TTL entegre devresidir ve en yaygın olarak 24 pinli DIP olarak paketlenmiştir . 4-bit genişliğinde ALU yanı sıra, birlikte veya taşıma olmadan tüm geleneksel ekleme / çıkarma / eksiltme işlemleri gerçekleştirebilirsiniz VE / NAND, OR / NOR, XOR ve vardiya . Bu temel işlevlerin birçok varyasyonu, iki dört bitlik sözcük üzerinde toplam 16 aritmetik ve 16 mantıksal işlem için mevcuttur. Çarpma ve bölme işlevleri sağlanmaz, ancak kaydırma ve toplama veya çıkarma işlevleri kullanılarak birden çok adımda gerçekleştirilebilir. Shift açık bir işlev değildir, ancak birkaç kullanılabilir işlevden türetilebilir; örneğin, taşıma (M=0) ile "A artı A" fonksiyonunun seçilmesi , A girişinin aritmetik bir sola kaymasını verecektir .

74181, bu işlemleri 22 nanosaniyede (45 MHz) taşıma ile dört bitlik bir sonuç üreten iki adet dört bitlik işlenen üzerinde gerçekleştirir. 74S181 aynı işlemleri 11 nanosaniyede (90 MHz) gerçekleştirirken 74F181, işlemleri 7 nanosaniyede (143 MHz) (tipik) gerçekleştirir.

İsteğe bağlı olarak büyük kelime boyutları için birden fazla 'dilim' birleştirilebilir. Örneğin, on altı 74S181 ve beş 74S182 ileriye dönük taşıma üreteci, 64-bit işlenenlerde 28 nanosaniyede (36 MHz) aynı işlemleri gerçekleştirmek için birleştirilebilir . Günümüzün çoklu gigahertz 64-bit mikroişlemcilerinin performansının gölgesinde kalmasına rağmen, bu, ilk dört ve sekiz-bit mikroişlemcilerin alt megahertz saat hızlarıyla karşılaştırıldığında oldukça etkileyiciydi.

Uygulanan işlevler

74181, olası 16 mantıksal işlevin tümünü iki değişkenle uygular. Aritmetik işlevleri, taşımalı ve taşımasız toplama ve çıkarma işlemlerini içerir. Aktif-yüksek (yüksek 1'e karşılık gelir) ve aktif-düşük (düşük 1'e karşılık gelir) mantık seviyelerindeki verilerle kullanılabilir .

Girdiler ve çıktılar

Dört seçim girişleri vardır S0için S3, işlevini seçin. Mmantıksal ve aritmetik işlem arasında seçim yapmak için kullanılır Cnve taşıma işlemidir . Ave Bişlenecek veridir (dört bit). Fsayı çıktısıdır. Orada da Pa ve Gbir sinyalleri taşıma ileri yönlü toplayıcı bir ya da daha üzerinden gerçekleştirilebilir, 74182 fiş.

F çıkışı için fonksiyon tablosu

Aşağıdaki tabloda, ve bir ürün olarak belirtilen, bir TD bir ile işaret, XOR ile mantıklı değildir bir Overbar ve aritmetik artı ve eksi artı ve eksi kelimeleri kullanarak. ${\görüntüleme stili +}$${\görüntüleme stili\oplus }$

seçim				Aktif-düşük veri			Aktif-yüksek veri
				Mantık M = H	Aritmetik M = L		Mantık M = H	Aritmetik M = L
S3	S2	S1	S0		Cn = L (taşıma yok)	Cn = H (taşıma)		Cn = L (taşıma yok)	Cn = H (taşıma)
L	L	L	L	${\displaystyle {\üzerine çizgi {A}}}$	${\görüntüleme stili A}$ eksi ${\görüntüleme stili 1}$	${\görüntüleme stili {A}}$	${\displaystyle {\üzerine çizgi {A}}}$	${\görüntüleme stili A}$	${\görüntüleme stili A}$ artı 1
L	L	L	H	${\displaystyle {\overline {AB}}}$	${\ Displaystyle AB}$ eksi ${\görüntüleme stili 1}$	${\görüntüleme stili {AB}}$	${\displaystyle {\overline {A+B}}}$	${\görüntüleme stili A+B}$	${\görüntüleme stili {(A+B)}}$ artı ${\görüntüleme stili 1}$
L	L	H	L	${\displaystyle {\overline {A}}+B}$	${\displaystyle A{\overline {B}}}$ eksi ${\görüntüleme stili 1}$	${\displaystyle A{\overline {B}}}$	${\displaystyle {\overline {A}}B}$	${\displaystyle A+{\overline {B}}}$	${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$ artı 1
L	L	H	H	mantıksal 1	${\görüntüleme stili -1}$ (Ikisinin tamamlayıcısı)	${\görüntüleme stili 0}$ (sıfır)	mantıksal 0	${\görüntüleme stili -1}$ (Ikisinin tamamlayıcısı)	${\görüntüleme stili 0}$ (sıfır)
L	H	L	L	${\displaystyle {\overline {A+B}}}$	${\görüntüleme stili A}$ artı ${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$	${\görüntüleme stili A}$artı artı${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$${\görüntüleme stili 1}$	${\displaystyle {\overline {AB}}}$	${\görüntüleme stili A}$ artı ${\displaystyle A{\overline {B}}}$	${\görüntüleme stili A}$artı artı${\ Displaystyle (A{\overline {B}})}$${\görüntüleme stili 1}$
L	H	L	H	${\displaystyle {\üzerine çizgi {B}}}$	${\ Displaystyle AB}$ artı ${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$	${\ Displaystyle AB}$artı artı${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$${\görüntüleme stili 1}$	${\displaystyle {\üzerine çizgi {B}}}$	${\görüntüleme stili (A+B)}$ artı ${\displaystyle A{\overline {B}}}$	${\görüntüleme stili (A+B)}$artı artı${\displaystyle A{\overline {B}}}$${\görüntüleme stili 1}$
L	H	H	L	${\displaystyle {\overline {A\oplus B}}}$	${\görüntüleme stili A}$eksi eksi${\görüntüleme stili B}$${\görüntüleme stili 1}$	${\görüntüleme stili A}$ eksi ${\görüntüleme stili B}$	${\ Displaystyle A\oplus B}$	${\görüntüleme stili A}$eksi eksi${\görüntüleme stili B}$${\görüntüleme stili 1}$	${\görüntüleme stili A}$ eksi ${\görüntüleme stili B}$
L	H	H	H	${\displaystyle A+{\overline {B}}}$	${\displaystyle A+{\overline {B}}}$	${\displaystyle A+{\overline {B}}}$ artı ${\görüntüleme stili 1}$	${\displaystyle A{\overline {B}}}$	${\displaystyle A{\overline {B}}}$ eksi 1	${\displaystyle A{\overline {B}}}$
H	L	L	L	${\displaystyle {\overline {A}}B}$	${\görüntüleme stili A}$ artı ${\görüntüleme stili (A+B)}$	${\görüntüleme stili A}$artı artı${\görüntüleme stili (A+B)}$${\görüntüleme stili 1}$	${\displaystyle {\overline {A}}+B}$	${\görüntüleme stili A}$ artı ${\ Displaystyle AB}$	${\görüntüleme stili A}$artı artı${\ Displaystyle AB}$${\görüntüleme stili 1}$
H	L	L	H	${\ Displaystyle A\oplus B}$	${\görüntüleme stili A}$ artı ${\görüntüleme stili B}$	${\görüntüleme stili A}$artı artı${\görüntüleme stili B}$${\görüntüleme stili 1}$	${\displaystyle {\overline {A\oplus B}}}$	${\görüntüleme stili A}$ artı ${\görüntüleme stili B}$	${\görüntüleme stili A}$artı artı${\görüntüleme stili B}$${\görüntüleme stili 1}$
H	L	H	L	${\görüntüleme stili B}$	${\displaystyle A{\overline {B}}}$ artı ${\görüntüleme stili (A+B)}$	${\displaystyle A{\overline {B}}}$artı artı${\görüntüleme stili (A+B)}$${\görüntüleme stili 1}$	${\görüntüleme stili B}$	${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$ artı ${\ Displaystyle AB}$	${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$artı artı${\ Displaystyle AB}$${\görüntüleme stili 1}$
H	L	H	H	${\görüntüleme stili A+B}$	${\görüntüleme stili A+B}$	${\ Displaystyle AB}$ artı ${\görüntüleme stili 1}$	${\ Displaystyle AB}$	${\ Displaystyle AB}$ eksi 1	${\ Displaystyle AB}$
H	H	L	L	mantıksal 0	${\görüntüleme stili A}$ artı ${\görüntüleme stili A}$	${\görüntüleme stili A}$artı artı${\görüntüleme stili A}$${\görüntüleme stili 1}$	mantıksal 1	${\görüntüleme stili A}$ artı ${\görüntüleme stili A}$	${\görüntüleme stili A}$artı artı${\görüntüleme stili A}$${\görüntüleme stili 1}$
H	H	L	H	${\displaystyle A{\overline {B}}}$	${\ Displaystyle AB}$ artı ${\görüntüleme stili A}$	${\ Displaystyle AB}$artı artı${\görüntüleme stili A}$${\görüntüleme stili 1}$	${\displaystyle A+{\overline {B}}}$	${\görüntüleme stili (A+B)}$ artı ${\görüntüleme stili A}$	${\görüntüleme stili (A+B)}$artı artı${\görüntüleme stili A}$${\görüntüleme stili 1}$
H	H	H	L	${\ Displaystyle AB}$	${\displaystyle A{\overline {B}}}$ artı ${\görüntüleme stili A}$	${\displaystyle A{\overline {B}}}$artı artı${\görüntüleme stili A}$${\görüntüleme stili 1}$	${\görüntüleme stili A+B}$	${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$ artı ${\görüntüleme stili A}$	${\displaystyle (A+{\overline {B}})}$artı artı${\görüntüleme stili A}$${\görüntüleme stili 1}$
H	H	H	H	${\görüntüleme stili A}$	${\görüntüleme stili A}$	${\görüntüleme stili A}$ artı ${\görüntüleme stili 1}$	${\görüntüleme stili A}$	${\görüntüleme stili A}$ eksi ${\görüntüleme stili 1}$	${\görüntüleme stili A}$

Önemi

74181, 1960'ların sonundan 1980'lerin başlarına kadar yüksek hızlı hesaplama gerektiren bilgisayarların ve diğer cihazların geliştirilmesini ve üretimini büyük ölçüde basitleştirdi ve hala "klasik" bir ALU tasarımı olarak anılıyor.

74181'in piyasaya sürülmesinden önce, bilgisayar CPU'ları birden fazla devre kartını işgal ediyordu ve çok basit bilgisayarlar bile birden fazla kabini doldurabiliyordu. 74181, tüm CPU'ya ve bazı durumlarda tüm bilgisayarın tek bir büyük baskılı devre kartı üzerinde oluşturulmasına izin verdi . 74181 , birden fazla devre kartına yayılmış ayrık mantık işlevlerine dayanan eski CPU'lar ile tüm CPU işlevlerini tek bir yongada birleştiren modern mikroişlemciler arasında tarihsel olarak önemli bir aşamaya sahiptir . 74181, 1970'lerden başlayarak çeşitli mini bilgisayarlarda ve diğer cihazlarda kullanıldı, ancak mikroişlemciler daha güçlü hale geldikçe, ayrı bileşenlerden bir CPU oluşturma uygulaması gözden düştü ve 74181 hiçbir yeni tasarımda kullanılmadı.

Bugün

1994 yılına gelindiğinde, 74181'e dayanan CPU tasarımları, mikroişlemcilerin nispeten düşük fiyatı ve yüksek performansı nedeniyle ticari olarak uygun değildi. Bununla birlikte, 74181, öğrencilere nadiren sunulan uygulamalı tasarım ve deneyler için fırsatlar sağladığından , bilgisayar organizasyonu ve CPU tasarımı öğretiminde hala ilgi görmektedir .

• Digital Electronics with VHDL (Quartus II Version) incelemesi Journal of Modern Engineering, Cilt 7, Sayı 2, Bahar 2007.
• A Minimal TTL Processor for Architecture Exploration , 74181'in CPU mimarisini öğretmek için nasıl kullanılabileceğini açıklayan bir makale.
• Küçük Kolejlerde Bilgisayar Organizasyonu Kursu için Donanım Laboratuvarı  – 74181'in günümüzde öğretim ortamında nasıl kullanıldığına dair başka bir örnek.
• 74181 + 74182 gösterimi Java tabanlı simülatör
• APOLLO181 (Gianluca.G, İtalya 2012): Bugbook® I ve II çiplerine, özellikle 74181'e dayanan, TTL mantıklarından ve iki kutuplu belleklerden yapılmış ev yapımı bir eğitim işlemcisi.
• Mikroişlemcinin ortaya çıkmasından önce , 74181 ALU'nun tarihçesini ve eğitimsel kullanımını gösteren bir video olan LOGIC & MEMORY kullanarak Bilgisayarınızı oluşturun .

bilgisayarlar

Birçok bilgisayar CPU'su ve alt sistemi, tarihsel olarak önemli birkaç model de dahil olmak üzere 74181'e dayanıyordu.

• NOVA  – Data General tarafından üretilen ilk yaygın olarak bulunan 16 bitlik mini bilgisayar . NOVA 1200, 1970 yılında 74181'i kullanan fiili ilk ticari mini bilgisayardı.
• PDP-11'in birkaç modeli  – Digital Equipment Corporation tarafından üretilen, tüm zamanların en popüler mini bilgisayarı .
• Xerox Alto  – Masaüstü metaforunu ve grafik kullanıcı arabirimini (GUI) kullanan ilk bilgisayar .
• VAX-11/780  – Digital Equipment Corp. tarafından üretilen 1980'lerin en popüler 32-bit bilgisayarı olan ilk VAX .
• Three Rivers PERQ , Xerox Alto'dan etkilenen ve ilk olarak 1979'da piyasaya sürülen ticari bir bilgisayar iş istasyonu.
• Bilgisayar Otomasyonu Çıplak Mini LSI, LSI IC test ekipmanında ve süreç kontrolünde kullanım bulan bir bilgisayar.
• KMC11 – Digital Equipment Corporation PDP-11 için çevresel işlemci .
• FPP-12 – Digital Equipment Corp. PDP-12 için kayan nokta birimi .
• Wang 2200 CPU (CPU başına bir 74181) ve disk denetleyicisi (denetleyici başına 2 74181s)
• TI-990  – Texas Instruments'ın 16 bitlik mini bilgisayar serisi.
• Honeywell seçenek 1100 – Honeywell H200/H2000 serisi ana bilgisayarlar için sözde "bilimsel birim" seçeneği.
• Datapoint 2200 Sürüm II ve devam eden makineler, Datapoint 5500, 6600 ve 1800/3800 – Intel 8008 mimarisini tanımlayan bilgisayar .
• Cogar System 4 / Singer 1501 / ICL 1501 Akıllı Terminal
• Varian Data Machines  – V70 serisi 16 bit mini bilgisayar

Diğer kullanımlar

• Vectorbeam  - Arcade oyunu platformu tarafından kullanılan Cinematronics dahil olmak üzere çeşitli atari oyunları için Uzay Savaşları , Starhawk , savaşçı , Yıldız Kalesi ve diğerleri onun 12-bit işlemci üç 25LS181 çipleri kullanır.

Ayrıca bakınız

• Aritmetik mantık Birimi
• mikro sıralayıcı
• 7400 serisi entegre devreler
• 7400 serisi entegre devrelerin listesi

Referanslar

Dış bağlantılar

Üreticinin veri sayfaları:

• Texas Instruments (ve 74182 ileriye dönük taşıma jeneratörü )
• Signetics
• Philips
• Fairchild .