4-битный битовый фрагмент ALU 74S181, расположенный на странице из таблицы данных
74181 - это 4-битный слайс арифметико-логический блок (ALU), реализованный в виде интегральной схемы серии 7400 TTL . Первый полный АЛУ на одном кристалле, он использовался в качестве арифметического / логического ядра в ЦП многих исторически значимых миникомпьютеров и других устройств.
74181 представляет собой эволюционный шаг между процессорами 1960-х годов, которые были построены с использованием дискретных логических вентилей, и современными однокристальными микропроцессорными процессорами. Хотя 74181 больше не используется в коммерческих продуктах, он все еще упоминается в учебниках и технических документах компьютерных организаций. Его также иногда используют в «практических» курсах колледжа для обучения будущих компьютерных архитекторов.
Содержание
- 1 Технические характеристики
- 2 Значение
- 3 Сегодня
- 4 Компьютеры
- 5 Другое применение
- 6 См. Также
- 7 Ссылки
- 8 Внешние ссылки
Технические характеристики
Комбинационная логическая схема интегральной схемы 74181
74181 - это 7400 серия интеграция среднего размера (MSI) TTL интегральная схема, содержащая эквивалент 75 логических вентилей и чаще всего упакованная как 24- штифт DIP. АЛУ 4-битной шириной может выполнять все традиционные операции сложения / вычитания / уменьшения с переносом или без него, а также И / И-НЕ, ИЛИ / ИЛИ, XOR и сдвиг. Доступно множество вариантов этих основных функций, в общей сложности 16 арифметических и 16 логических операций над двумя четырехбитными словами. Функции умножения и деления не предусмотрены, но могут выполняться в несколько этапов с использованием функций сдвига и сложения или вычитания. Shift не является явной функцией, но может быть получен из нескольких доступных функций; например, выбор функции «A плюс A» с переносом (M = 0) даст арифметический сдвиг влево входа A.
74181 выполняет эти операции с двумя четырехбитными операндами, генерируя четырехбитовый результат с переносом за 22 наносекунды (45 МГц). 74S181 выполняет те же операции за 11 наносекунд (90 МГц), а 74F181 выполняет операции за 7 наносекунд (143 МГц) (типичное значение).
Несколько «фрагментов» можно комбинировать для получения слова произвольно большого размера. Например, шестнадцать 74S181 и пять 74S182 генераторов упреждающего переноса могут быть объединены для выполнения одних и тех же операций с 64-битными операндами за 28 наносекунд (36 МГц). Хотя это и затмевается производительностью сегодняшних мультигигагерцовых 64-битных микропроцессоров, это было весьма впечатляюще по сравнению с субмегагерцовыми тактовыми частотами ранних четырех- и восьмиразрядных микропроцессоров.
Таблица функций
Таблица функцийВыбор | Входы и выходы с активным низким уровнем | Входы и выходы с активным высоким уровнем |
S3 | S2 | S1 | S0 | Логика (M = 1) | Арифметика (M = 0) (Cn = 0) | Логика (M = 1) | Арифметика (M = 0) (Cn = 1) |
0 | 0 | 0 | 0 | | минус | | |
0 | 0 | 0 | 1 | | минус | | |
0 | 0 | 1 | 0 | | минус | | |
0 | 0 | 1 | 1 | Логический 1 | | Логический 0 | |
0 | 1 | 0 | 0 | | плюс | | плюс |
0 | 1 | 0 | 1 | | плюс | | плюс |
0 | 1 | 1 | 0 | | минус минус | | минус |
0 | 1 | 1 | 1 | | | | минус |
1 | 0 | 0 | 0 | | плюс | | плюс |
1 | 0 | 0 | 1 | | плюс | | плюс |
1 | 0 | 1 | 0 | | | | плюс |
1 | 0 | 1 | 1 | | | | минус |
1 | 1 | 0 | 0 | Логический 0 | плюс | Логический 1 | плюс |
1 | 1 | 0 | 1 | | плюс | | плюс |
1 | 1 | 1 | 0 | | плюс | | плюс |
1 | 1 | 1 | 1 | | | | минус |
Значение
74181 значительно упростил разработку и производство компьютеров и других устройств, которые требовали высокоскоростных вычислений в конце 1960-х - начале 1980-х годов, и до сих пор считается «классической» конструкцией ALU.
До появления 74181 процессоры компьютеров занимали несколько печатных плат, и даже очень простые компьютеры могли занимать несколько шкафов. 74181 позволял построить весь ЦП, а в некоторых случаях и весь компьютер, на одной большой печатной плате. 74181 занимает исторически значимое место между старыми ЦП, основанными на дискретных логических функциях, распределенных по нескольким схемным платам, и современными микропроцессорами, которые объединяют все функции ЦП в одном кристалле. 74181 использовался в различных мини-компьютерах и других устройствах, начиная с 1970-х годов, но по мере того, как микропроцессоры становились все более мощными, практика создания ЦП из дискретных компонентов вышла из моды, и 74181 не использовался ни в каких новых конструкциях.
Сегодня
К 1994 году конструкции ЦП на основе 74181 не были коммерчески выгодны из-за сравнительно низкой цены и высокой производительности микропроцессоров. Тем не менее, 74181 по-прежнему представляет интерес для преподавания компьютерной организации и проектирования ЦП, поскольку он предоставляет возможности для практического проектирования и экспериментов, которые редко доступны студентам.
- Цифровая электроника с VHDL (версия Quartus II) обзор в Journal of Modern Engineering, Volume 7, Number 2, Spring 2007.
- Минимальный TTL процессор для исследования архитектуры статья, описывающая, как 74181 может использоваться для обучения архитектуре ЦП.
- Аппаратная лаборатория для курса компьютерной организации в малых колледжах - Еще один пример того, как 74181 используется сегодня в учебной среде.
- 74181 + 74182 демонстрация Симулятор на основе Java
- APOLLO181 (Gianluca.G, Италия, 2012 г.): самодельный обучающий процессор, созданный из логики TTL и биполярной памяти, основанный на чипах Bugbook® I и II, в частности на 74181.
- Создайте свой компьютер, используя ЛОГИКУ И ПАМЯТЬ, до появления микропроцессора видео, показывающее h Историческое и образовательное использование 74181 ALU.
Компьютеры
Многие компьютерные процессоры и подсистемы были основаны на 74181, включая несколько исторически значимых моделей.
- NOVA - первый широко доступный 16-битный миникомпьютер производства Data General. NOVA 1200 была де-факто первым коммерческим мини-компьютером в 1970 году, в котором использовались 74181
- Несколько моделей PDP-11 - самого популярного миникомпьютера всех времен, произведенного Digital Equipment Corporation.
- Xerox Alto - первый компьютер, использующий метафору рабочего стола и графический интерфейс пользователя (GUI).
- VAX-11/780 - первый VAX, самый популярный 32-битный компьютер 1980-х годов, произведенный Digital Equipment Corp.
- Three Rivers PERQ, коммерческая рабочая станция, созданная под влиянием Xerox Alto и впервые выпущенная в 1979 году.
- Computer Automation Naked Mini LSI, компьютер, который нашел применение в испытательном оборудовании LSI IC и управлении процессами.
- KMC11 - Периферийный процессор для Digital Equipment Corporation PDP -11.
- FPP-12 - Блок с плавающей запятой для Digital Equipment Corp. PDP-12.
- Wang 2200 CPU (один 74181 на CPU) и контроллер диска (2 74181s на контроллер)
- TI-990 - Техасский инструмент Серия 16-битных миникомпьютеров ents '.
- Опция 1100 Honeywell - опция так называемой «научной единицы» для мэйнфреймов Honeywell серии H200 / H2000.
- Datapoint 2200 Version II и последующие машины, Datapoint 5500, 6600 и 1800/3800 - компьютер, который определил архитектуру для Intel 8008.
- Cogar System 4 / Singer 1501 / ICL 1501 Intelligent Terminal
- Varian Data Machines - серия 16-битных миникомпьютеров V70
Другое применение
- Vectorbeam - Аркадная игра платформа используется Cinematronics для различных аркад, включая Space Wars, Starhawk, Warrior, Star Castle и другие используют три микросхемы 25LS181 в своем 12-битном процессоре.
См. также
Ссылки
Внешние ссылки
Таблицы данных производителя: