74181

74181は、のTTL集積回路として実装された4ビット・スライス演算装置(Arithmetic Logic Unit; ALU)である。 1チップ上の最初の完全なALUであり、歴史的に重要なミニコンピュータやその他のデバイスのCPUの演算/論理コアとして使用されていた。
74181は、ディスクリート・ロジック・ゲートを使用して構築された1960年代のCPUと、今日のシングルチップCPUやマイクロプロセッサとの間の進化のステップを表している。74181は、もはや商用製品では使用されていないものの、今日でもコンピュータ関連組織の教科書や技術論文で参照されている。また、将来のコンピュータアーキテクトを養成するために、大学の「実践的な」コースで使用されることもある。
仕様.
74181は、の中規模集積(MSI)TTL集積回路で、75個のロジックゲートに相当し、最も一般的には24ピンとしてパッケージ化されている。 4ビット幅のALUは、キャリーの有無にかかわらず、従来のすべての加算/減算/減算演算、およびAND/NAND、OR/NOR、XOR、シフトを実行できる。 これらの基本関数の多くのバリエーションが利用可能で、2つの4ビットのワードに対して合計16の演算と16の論理演算が可能である。 乗算・除算関数はないが、シフトと加算・減算関数を使用して複数ステップで実行できる。 シフトは明示的な関数ではないが、利用可能な複数の関数から導き出すことができる。例えば、キャリー(M=0)で関数 "A plus A" を選択すると、A入力の算術的左シフトが得られる。
74181は、2つの4ビット・オペランドに対してこれらの演算を実行し、22ナノ秒(45 MHz)でキャリー付きの4ビット結果を生成する。 74S181は、11ナノ秒(90 MHz)で同じ演算を実行し、74F181は7ナノ秒(143 MHz)で演算を実行する(代表値)。
複数の「スライス」を組み合わせて、任意に大きなワードサイズにすることができる。 たとえば、16個の74S181と5個の74S182ルック・アヘッド・キャリー・ジェネレータ(look ahead carry generator)を組み合わせることで、28ナノ秒(36MHz)で64ビット・オペランドに対して同じ演算を実行することができる。 今日のマルチ・ギガヘルツの64ビット・マイクロプロセッサの性能には影を落としているが、初期の4ビットおよび8ビット・マイクロプロセッサのサブ・メガヘルツのクロック速度と比較すると、これは非常に印象的であった。
意義.
74181は、1960年代後半から1980年代前半にかけて、高速計算を必要とするコンピュータやその他の機器の開発と製造を大幅に簡素化し、今でも「古典的な」ALU設計として参照されている。
74181が登場するまでは、コンピュータのCPUは複数の回路基板を占有しており、非常に単純なコンピュータでも複数のキャビネットを埋め尽くすことがあった。74181はCPU全体、場合によってはコンピュータ全体を1枚の大型プリント基板上に構築することを可能にした。74181は、複数の回路基板に分散した個別のロジック機能に基づいた古いCPUと、単一のチップにすべてのCPU機能を組み込んだ最新のマイクロプロセッサとの間で、歴史的に重要な段階を占めている。74181は、1970年代から様々なミニコンピュータやその他のデバイスで使用されていたが、マイクロプロセッサがより強力になるにつれ、ディスクリート部品からCPUを構築するという習慣はなくなり、74181は新しい設計では使用されなくなった。
今日.
1994年までに74181をベースにしたCPU設計は、マイクロプロセッサが比較的低価格で高性能であったため、商業的には成立しなくなった。 しかし74181は、学生がほとんど利用できない設計や実験を体験できる機会を提供してくれるため、今でもコンピュータ組織やCPU設計の教育に関心を寄せられている。 
コンピュータ.
多くのコンピュータ CPU とサブシステムは 74181 をベースにしており、その中には歴史的に重要なモデルも含まれている。
外部リンク.
メーカーのデータシート: