Курсовая работа: Разработка арифметико-логического устройства, выполняющего операции сложения и вычитания в прямом двоичном коде

В процессе разработки арифметико-логического устройства для выполнения операций сложения и вычитания в прямом двоичном коде были определены ключевые аспекты, касающиеся организации работы устройства на уровне логики и схемотехники. Основной целью стало создание механизма, способного эффективно обрабатывать двоичные числа, обеспечивая высокую скорость и точность выполнения арифметических операций.

Работа началась с анализа существующих алгоритмов сложения и вычитания в двоичной системе. Разработаны схемы для реализации сложения с помощью полных сумматоров, которые комбинируют биты двух операндов и последующий перенос. Метод «двойного дополнения» был выбран для реализации вычитания, поскольку он позволяет упростить архитектуру устройства, сведя её к реализации только операции сложения.

Кроме того, важно было учесть использование бинарной арифметики на практике, что требует интеграции устройства в более сложные цифровые системы. Для этого была выбрана архитектура, основанная на использовании логических вентилей: И, И-НЕ и ИЛИ. Эта архитектура обеспечивает минимизацию временных задержек и потребляемой мощности.

Моделирование устройства проводилось с использованием программного обеспечения для проектирования логических схем. С помощью симуляции удалось проверить корректность работы как на уровне отдельных элементов, так и на уровне целого устройства, что позволило идентифицировать и оперативно исправить возможные недостатки.

Дополнительно, разработан интерфейс для взаимодействия устройства с внешними компонентами, что существенно увеличивает его функциональность. Устройство имеет возможность корректной обработки знаковых чисел, что делает его подходящим для реализации в различных приложениях, от простых вычислительных машин до более сложных вычислительных систем.

В результате исследования и проектирования была создана альтернатива существующим арифметико-логическим устройствам, сочетающая в себе простоту, надежность и высокую производительность. Итоговый прототип подтверждает эффективность предложенной архитектуры и может быть основой для дальнейшего развития в области цифровой обработки данных.