ALU 구조와 단계별 연산과정을 그래픽 형태로 학습하는 교육 시스템의 설계 및 구현

The Design and Implementation of a Graphical Education System on the Structure and the Operation of ALU

본 논문에서의 ALU는 덧셈, 뺄셈, 1증가, 1 감소, 2의 보수 등의 산술 연산을 수행하는 산술 연산 회로, 논리합, 논리곱, 배타논리합, 부정과 같은 논리 연산을 수행하는 논리 연산 회로, 쉬프트 연산 및 산술 혹은 논리 연산 회로의 연산 결과를 데이터 버스로 전송하는 기능을 담당하는 쉬프터로 구성되며, 이러한 기본적인 ALU 기능과 관련된 명령어는 Z80 명령어에서 추출하여 ALU의 내부 회로를 설계하였고, 이 설계된 회로를 그래픽 화면으로 구성하여 데이터의 연산이 ALU 내부에서 어떤 과정과 경로를 거쳐 수행되는 가를 비트 및 논리 게이트 단위까지 처리하여 ALU 구조와 단계별 연산 과정을 그래픽 형태로 학습하는 교육 시스템이다.

This paper describes the design and implementation of 8 bit ALU graphic simulator which helps students who study the structure and operation course of general ALU. ALU of this paper consists of three parts, arithmetic circuit, logic circuit, and shifter. Each of them performs as follows. Arithmetic circuit performs arithmetic operation such as addition, subtraction, 1 increment, 1 decrement, 2's complement, logic circuit performs logic operation such as OR, AND, XOR, NOT, and shifter performs shift operation and transfers the result of circuits of arithmetic, logic to data bus. The instructions which relate to these basic ALU functions was selected from Z80 instructions and ALU circuit was designed with those instructions and this designed ALU circuit was implemented on graphic screen. And all state of this data operation course in ALU was showed by bit and logic gate unit.