计算机结构与逻辑设计(9ALU).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,*,计算机结构与逻辑设计,第,4,章 算术逻辑运算电路,1,基本算术运算电路,本章开始，主要利用数字电路，设计计算机的组成结构和部分。,基本算术运算电路包括：,加法、移位、比较,概念：半加器、全加器（加法的例子）,2,1,位全加器,1,位半加器,1,位全加器,全加器,P,Q,CI,S,i,CO,本位加数,低位向本位的进位,本位和,本位向高位的进位,3,多位全加器,构成,：把,n,位全加器串联起来，低位全加器的进位输出连接到相邻的高位全加器的进位输入。,全加器,全加器,全加器,全加器,C,-1,C,3,A,0,A3,A,2,A,1,B,0,B,1,B,3,B,2,S,0,S,1,S,2,S,3,0,特点：进位信号是由低位向高位逐级传递的，速度不高。,4,超前进位原理,目的：提高运算速度，维持,2,位运算的速度。,原理：见书上图,4.5,特点：采用门电路的数量增加换取速度的提高。,5,移位算法,定点数：左移,x2,右移,/2,浮点数：区分阶码和尾数。,实现的方法：,集成芯片,移位存储法,6,比较电路,实现,AB,，,AB,，,A=B,的电路,单,bit,的比较。,多个,bit,的比较。,7,多,bit,的比较电路,8,多,bit,电路的级联,9,ALU,的组织,ALU,概念：算术逻辑单元。,包括算术和逻辑在内的单元，,包括加、减、乘、除，,bit,与、或、非等操作。,加法运算,10,加法运算的,ALU,结构,操作数寄存器，累加器 概念。,操作过程：,一些问题讨论,:,(1),溢出问题，,(2),浮点数加法对齐。,累加器,全加器,ADD,寄存器,1.,取操作数,(,被加数,M),存入累加器,A,来自存储器,到存储器,2.,取另一操作数,(,被加数,N),与,M,相加，,并存入累加器,A,3.,将和数存入存储器,11,减法运算,ALU,结构,在加法器的基础上添加求补环节实现减法,累加器,全加器,寄存器,来自存储器,到存储器,求补电路,12,乘法运算,ALU,结构,1.,连加法实现乘法运算,累加器,全加器,寄存器,Y,来自存储器,到存储器,递减计数器,C,来自存储器,优点：简单，易实现,缺点：累加器位数较大,13,乘法运算,ALU,结构,(2),2.,移位相加法实现乘法器,(1),部分积左移,(2),部分积之和右移,3.,复杂度和全加器容量,(n,还是,2n),之均衡,14,乘法,ALU,应注意的问题,其他考虑,1.,符号运算,2.,补码运算的去符号处理,3.,全加器溢出问题,乘法器,乘法表,15,逻辑运算和中规模,ALU,1.,按照位运算的逻辑运算：,与、或、非、同或、异或。,2.,中规模集成,ALU,模块,根据功能选择完成不同的加、减、乘等运算功能,16,中规模集成,ALU,模块,完成算术和逻辑运算功能,17,BCD,加法,需要考虑结果的值偏移，需要加上,0110,。,1,位,BCD,码运算,18,多位,BCD,算法,多位行波进位模式,BCD,下,10,的补码运算,BCD,码乘法运算，查表法,19,逻辑的海洋,20,