5第五讲定点除法器市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。,定点除法与定点运算器组成,第2章 运算方法和运算器,1/39,1,教学内容,定点除法,定点运算器组成,2/39,2,教学要求,掌握定点正数除法运算规则，能进行对应计算。,熟练掌握逻辑运算，并能进行相关计算。,了解算术逻辑运算过程。,了解运算器结构。,3/39,3,教学重点,除法运算,逻辑运算,运算器结构,4/39,4,一,原码,除法运算,例1 0.101100.11111？,若操作数有负数时，先取,绝对值,计算，最终决定结果符号。,5/39,5,一 原码除法运算,需处理问题,怎样判断是否够减？,怎样确定上商？,怎样确定商符号？,方法,恢复余数法,不恢复余数法,6/39,6,1,原码恢复余数法,算法：,比较两数大小可用减法试探。,2余数-除数=新余数,为正:够减,商1。,为负:不够减,商0,恢复原余数。,7/39,7,实例分析,例2：,X=-0.10110，Y=0.11111，求X/Y，给出商Q和余数R,设置,：A：被除数、余数，B：除数，C：商,初值,：A=X=00.10110,B=Y=00.11111,C=Q=0.00000,-B=11.00001,8/39,8,步数 条件 操作 A C,00.10110 0.00000,1）,0,-B,01.01100,+11.00001,00.01101,0.0000,1,2）,1,-B,00.11010,+11.00001,11.11011,0.000,10,3）,恢复余数,+B,+00.11111,00.11010,01.10100,0.00,101,4）,0,-B,+11.00001,00.10101,C,n,S,A,Q,1,Q,2,Q,3,r,0,2r,0,r,1,2r,1,r,2,r,2,2r,2,r,3,9/39,9,步数 条件 操作 A C,00.10101 0.00,101,5）,0,-B,01.01010,+11.00001,00.01011,0.0,1011,6）,1,-B,00.10110,+11.00001,11.10111,0.,10110,7）,恢复余数,+B,+00.11111,00.10110,Q=-0.10110,C,n,Q,4,Q,5,Q,3,r,3,2r,3,r,4,2r,4,r,5,r,5,R=0.10110,2,-5,X/Y=-0.10110+,-0.10110,2,-5,0.11111,10/39,10,实例分析,说明,：,（1）A、B双符号位，X、Y绝对值，X 小于 Y。,（2）运算结束后，余数乘以2,-n,，与被除数同号。,11/39,11,2,原码不恢复余数法（加减交替法）,算法分析,第二步:2r,1,-B=r,2,0,第三步:r,2,+B=r,2,(恢复余数),第四步:2r,2,-B=r,3,2r,2,-B=2(r,2,+B)-B,=2r,2,+B=r,3,第二步:2r,1,-B=r,2,0,第三步:2r,2,+B=r,3,(不恢复余数),12/39,12,算法:,r,i+1,=2r,i,+(1-2Q,i,)Y,r,i,为正，则Q,i,为1，第i+1步作2r,i,-Y；,r,i,为负，则Q,i,为0，第i+1步作2r,i,+Y。,实例:,X=0.10110，Y=-0.11111，求X/Y?,初值：A=X=00.10110,B=Y=00.11111,-B=11.00001,C=Q=0.00000,2 原码不恢复余数法,13/39,13,步数 条件 操作 A C,00.10110 0.00000,1）,为正,-B,01.01100,+11.00001,00.01101,0.0000,1,2）,为负,-B,00.11010,+11.00001,11.11011,0.000,10,3）,+B,+00.11111,11.10110,0.00,101,为正,00.10101,C,n,r,Q,1,Q,2,Q,3,r,0,2r,0,r,1,2r,1,r,2,2r,2,r,3,4）,为正,-B,01.01010,+11.00001,00.01011,0.0,1011,Q,4,2r,3,r,4,14/39,14,步数 条件 操作 A C,00.01011 0.0,1011,6）,为负,恢复余数,+B,+00.11111,00.10110,Q=-0.10110,C,n,Q,4,r,4,5）,为正,-B,00.10110,+11.00001,11.10111,0.,10110,Q,5,2r,4,r,5,r,5,R=0.10110,2,-5,X/Y=-0.10110+,0.10110,2,-5,-0.11111,15/39,15,不恢复余数运算规则,（1）A、B取双符号位，X、Y取绝对值运算，,X Y。,（2）依据余数正负决定商值及下一步操作。,（3）求n位商，作n步操作；若第n步余数为负，则第n+1步恢复余数，不移位。,16/39,16,二 并行除法器,与阵列乘法器相同，阵列除法器也是一个并行运算部件。,阵列除法器有各种形式，如不恢复余数阵列除法器、补码阵列除法器等等。,17/39,17,1 可控加法/减法(CAS)单元,S,i,Ai(BiP)Ci,C,i1,(AiCi)(BiP)AiCi,18/39,18,原码除法实例,例3,x,=0.101001，y=0.111，求,x,y,x,补,=0.101001 y,补,=0.111 -y,补,=1.001,19/39,19,被除数x,0.1 0 1,0 0 1,y,补,1.0 0 1,余数为负,1.1 1 0 0 0 1 0 q,0,0,1.1 0 0 0 1,y,补,0.1 1 1,余数为正,0.0 1 1 0 1 0 q,1,1,0.1 1 0 1,y,补,1.0 0 1,余数为负,1.1 1 1 1 0 q,2,0,1.1 1 1,y,补,0.1 1 1,余数为正,0.1 1 0 0 q,3,0,故得 q=q,0,.q,1,q,2,q,3,=0.101,r=(0.0 0 r,3,r,4,r,5,r,6,)=0.000110,20/39,20,2 不恢复余数阵列除法器,21/39,21,二 定点运算器组成,基本组成,算术逻辑运算单元,数据缓冲存放器,通用存放器,多路存放器,数据总线,22/39,22,1 逻辑运算,逻辑非运算,eg1:x=011001,求逻辑非,逻辑加运算,eg2:x=011001,y=110101,求逻辑加,逻辑乘运算,eg3:x=011001,y=110101,求逻辑乘,逻辑异或运算,eg4:x=011001,y=110101,求逻辑异或,23/39,23,2 多功效算术/逻辑单元,目：进行算术运算与逻辑运算。,方法：对行波进位加/减器进行补充；,实现先行进位；,回顾,24/39,24,数学推导,F,i,X,i,Y,i,C,ni,C,ni1,X,i,Y,i,Y,i,C,ni,C,ni,X,i,25/39,25,数学推导,X,i,Y,i,与控制参数和输入量关系,26/39,26,数学推导,化简后得到,27/39,27,先行进位,依据进位推导公式，能够发觉其含有递归性，假设现在是两个四位二进制数相加,则能够得到：,C,n1,Y,0,X,0,C,n,C,n2,Y,1,X,1,C,n1,Y,1,Y,0,X,1,X,0,X,1,C,n,C,n3,Y,2,X,2,C,n2,Y,2,Y,1,X,2,Y,0,X,1,X,2,X,0,X,1,X,2,C,n,C,n4,Y,3,X,3,C,n3,Y,3,Y,2,X,3,Y,1,X,2,X,3,Y,0,X,1,X,2,X,3,X,0,X,1,X,2,X,3,C,n,C,n4,G+P,C,n,28/39,28,74181ALU电路逻辑图,29/39,29,74181ALU相关讨论,当,0时,对进位信号没有任何影响。所以,0时,进行,算术操作,。,当,1时,封锁了各位进位输出,即C 0,所以各位运算结果F 仅与Y 和X 相关,故,1时,进行,逻辑操作,。,30/39,30,74181芯片功效表,31/39,31,两级先行进位ALU32位机,32位机用8片74181，2片74182。,74182完成组间先行进位。,说明：,先行进位目标是为了加紧运算速度；,先行进位方法是推导最终输出与输入之间直接关系（表示式）；,依据实际应用，能够采取多级先行进位方法,32/39,32,CPU相关内容,运算器,控制器（CH5）,数据通路结构,(内部总线),与外部连接(,总线,),CPU组成,指令执行过程,CPU工作原理,33/39,33,四 内部总线,单向传送总线,据逻辑结构分类,双向传送总线,34/39,34,三态门组成双向数据线,35/39,35,三态门,EN=1时:,G1工作，G2处于高阻状态，数据D1被取反后送至总线；,EN=0时:,G2工作，G1处于高阻状态，总线上数据被取反后送到数据端D2。,实现了数据分时双向传送。,36/39,36,D触发器,D,Q,n+1,0,1,0,1,D 触发器功效表,37/39,37,定点运算器基本结构,单总线结构运算器,双总线结构运算器,三总线结构运算器,38/39,38,小结,本章内容线索：,数据在计算机中表示,讨论定点数加减乘除四则运算（原码/补码）规则,设计适应各个规则阵列运算器,加入逻辑运算,整合一个集成电路,连接数据线,39/39,39,