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AUTOMATIQUE

Leçon : A12

Objectifs : - Réaliser des applications à base d’U.A.L
I- Introduction :
Pour diminuer les couts de fabrication, de développement et de maintenance, les fabricants des circuits
intégrés ont inventé un circuit logique regroupant plusieurs circuits (logique : NON, ET, OU, XOR ;
arithmétique addition, soustraction ; comparaison ; multiplexage et démultiplexage) dans un seul boitier,
ce circuit est appelé :……………………………………………………………………………………..…………

II- Définition :
L’unité arithmétique et logique (UAL ou ALU : Arithmetic and Logic Unit) est un circuit combinatoire capable
d’effectuer une grande variété d’opérations logiques (NOT, OR, AND, NOR...) et arithmétiques (additions,
soustractions...).
Les UALs existent, sous forme de circuits intégrés indépendants, ou intégrées dans d'autres circuits
numériques spécialisés tels que les microprocesseurs et les microcontrôleurs.

III- Constitution :
Une UAL possède :
Deux entrées de données A et B sur lesquelles
on présentera les données à traiter.
Une sortie F donnant le résultat de l’opération
effectuée.
Une entrée de sélection permettant le choix de
l’opération à effectuée.
Un indicateur donnant l’état de résultat après
exécution de l’opération (drapeau qui indiquera
s’il y a eu erreur : division par 0, résultat négatif,
dépassement…)

N.L

L’unité arithmétique et logique (UAL)

Page :

1/5

IV- Architecture simplifiée :
Pour chacune des unités, le choix de la fonction
se fait par les entrées de sélection C0 et C1.
Les deux unités fonctionnent en parallèle, et
la sélection de la sortie d’une unité logique
ou arithmétique se fait par la commande
de multiplexage C2.
De part son nom, l'UAL peut être décomposée en deux grands blocs fictifs :
L'Unité Logique (UL), qui permet d'effectuer les opérations logiques ET (AND), OU (OR), NON (NOT),
OU exclusif (XOR), etc... sur 2 nombres de n bits placés en entrées.
Ces opérations sont effectuées bit à bit.
Exemple : Opérations logiques sur deux nombres de 4 bits
 Complémentation

NOT (1011) = (………..…….)

 Produit logique

(1101) AND (1011) = (…………..….)

 Somme logique

(1101) OR (1011)

 Somme exclusive logique

(1101) XOR (1011) = (………………)

= (………………)

L'Unité Arithmétique (UA), qui permet d'effectuer des opérations arithmétiques, telle que l'addition et la
soustraction sur 2 nombres de n bits placés en entrée.
Exemple : Opérations arithmétiques sur deux nombres de 4 bits
……………………………………………

…………………………………………….

V- Réalisation des UALs :
Construire une UAL simple, on peut combiner ensemble les opérateurs de la figure suivante.

Exemple :
On désire trouver le schéma logique de l’ UAL ci-dessous que respecte la table de fonctionnement suivant :

a
Entrées de sélection
S1
S0

b

F

0

0

0

1

NOT (a)
a ET b

1

0

a XOR b

1

1

a PLUS b

S0
S1

R

UAL
F

N.L

L’unité arithmétique et logique (UAL)

Page :

2/5

 Schéma de câblage :

a

b

F

R

S0
S1
VI- UAL en circuits intégrés :
Parmi les circuits intégrés on cite en TTL : 74LS381 et 74LS181.



Etude du circuit intégré 74LS 381 :
Symbole

Table de fonctionnement
Entrées de sélection
S2
S1
S0

Opération réalisée

0

0

0

F = 0000

0

0

1

F= B - A

0

1

0

F=A-B

0

1

1

F= A plus B

1

0

0

F = A XOR B

1

0

1

F = A OU B

1

1

0

F = A ET B

1

1

1

F = 1111

Mise en œuvre :
En se référant à la table de fonctionnement de circuit 74381, compléter la table ci-dessous.

S2S1S0

N.L

Opération

A3A2A1A0

B3B2B1B0

001

1111

1010

110

1010

1110

011

1001

1111

100

1101

1001

L’unité arithmétique et logique (UAL)

F3F2F1F0

Page :

3/5



Etude du circuit intégré 74LS 181 :

La mise en œuvre de ce type de circuits repose en grande partie sur l’exploitation de la table de
fonctionnement correspondante.

N.L

L’unité arithmétique et logique (UAL)

Page :

4/5

Mise en œuvre :
En se référant à la table de fonctionnement de circuit 74181, compléter la table ci-dessous.

Cn

M

S3S2S1S0

-

1

0

0

Opération

A3A2A1A0

B3B2B1B0

1001

1101

0101

0110

1110

0100

0111

0100

A moins B
1

N.L

0

1100

L’unité arithmétique et logique (UAL)

0111

F3F2F1F0

0100

Page :

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