واحد محاسباتی، منطقی و شیفت (ALU)
در کامپیوتر، به جای اجرای ریز عملیات بر روی هر ثبات، معمولاً یک سری ثبات به یک واحد مشترک محاسباتی، منطقی و شیفت ALU متصل می‌گردند. برای اجرای یک ریز عملیات، محتوای ثبات بخصوصی در ورودی ALU مشترک قرار می‌گیرد. واحد ALU عملیات مربوط را انجام می‌دهد، و نتیجه به ثبات موردنظر منتقل ی‌شود. چون ALU یک مدار ترکیبی است، بنابراین، انتقال اطلاعات از ثبات منبع، به ALU و وارد کردن نتیجه به ثبات مقصد، در یک پریود پالس ساعت انجام می‌شود.
مدار محاسباتی
ریز عملیات ریاضی جدول (4-3) را می توان در یک مدار محاسباتی انجام داد. مبنای اولیه این مدار محاسباتی جمع کننده است که با کنترل اطلاعات ورودی به این جمع کننده، میتوان عملیات مختلف ریاضی را انجام داد.
(شکل در فایل اصلی موجود است)
مدار شکل 2 یک مدار محاسباتی چهار بیتی را نشان می‌دهد. این مدار دارای 4 جمع کننده کامل FA و چهار مالتیپلکسر برای انتخاب عملیات مختلف میباشد. مدار مذکور دارای چهار بیت ورودی A است که مستقیماً به ورودی های X جمع کننده ها وارد می‌شود و چهار بیت عدد B ، و مکمل آنها نیز به ورودی های 0 و 1 مالتیپلکسرها متصل شده است. در ورودی دیگر مالتیپلکسرها مقادیر 0 و 1 قرار داده شده است و خروجی های مالتیپلکسرها نیز به ورودی Y جمع کننده ها اتصال دارد. چهار مالتیپلکسر مذکور توسط دو بیت انتخاب S1S0 کنترل میشوند. بیت نقلی Cin ، به ورودی کوچکترین بیت جمع کننده متصل گردیده و بقیه بیت های نقلی خروجی جمع کننده ها، به ورودی بیت های نقلی جمع
کننده بعدی، وصل شده است.
شکل (4-9)
(شکل در فایل اصلی موجود است)
شکل 1 : یک مدار محاسباتی 4 بیتی
خروجی جمع کننده طبق رابطه: D=A+Y+Cin
عمل جمع را انجام می دهد، که A یک عدد 4 بیتی در ورودی Y , X چهار بیت، ورودی دیگر جمع کننده، و Cin بیت نقلی ورودی میباشد. با کنترل نمودن مقدار Y توسط دو بیت انتخاب S1 , S0 ، میتوان هشت عمل ریاضی جدول 1 را با این مدار انجام داد.
(جدول در فایل اصلی موجود است)
جدول 1 : جدول محاسبات ریاضی
جدول (4-4)
به ازاء S1S0=1 باشد، اطلاعات، از ورودی 3 مالتیپلکسرها، که برابر 1 است، وارد مالتیپلکسرها می‌شود و در نتیجه ورودی Y جمع کننده ها برابر یک است. و چون 1111 مکمل 2 عدد 0001 است، بنابراین عدد A با مکمل 2 عدد یک جمع شده یعنی از عدد A یکی کسر می گردد پس D=A-1 است (در حالتیکه Cin=0). اگر Cin=1 باشد D=A-1+Cin=A می‌شود یعنی اطلاعات ورودی عیناً به خروجی انتقال داده می‌شود.
به این ترتیب با کنترل مقادیر S1S0 در مدار مذکور، میتوان هر یک از عملیات، جمع، جمع با بیت نقلی، تفریق، یک اضافه کردن، یک کم کردن …، را انجام داد.
ریز عملیات منطقی
ریز عملیات منطقی، بر روی هر بیت ثبات ها به طور مجزا، انجام می شود،