计算机结构与逻辑设计(9ALU)

1计算机结构与逻辑设计第4章算术逻辑运算电路2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）31位全加器Ai=1&SCCOBiiiSiCiAiBi1位半加器1位全加器全加器PQCISiCO本位加数低位向本位的进位本位和本位向高位的进位4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-1C3A0A3A2A1B0B1B3B2S0S1S2S30特点：进位信号是由低位向高位逐级传递的，速度不高。5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。6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7比较电路实现AB，AB，A=B的电路单bit的比较。多个bit的比较。8多bit的比较电路9多bit电路的级联10ALU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11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Ａ全加器ADD寄存器Ｂ1.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A3.将和数存入存储器12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Ａ全加器ＡＤＤ寄存器Ｂ来自存储器到存储器求补电路13乘法运算ALU结构1.连加法实现乘法运算累加器Ａ全加器ＡＤＤ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14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15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16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17中规模集成ALU模块完成算术和逻辑运算功能18BCD加法需要考虑结果的值偏移，需要加上0110。1位BCD码运算19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20逻辑的海洋