16位运算器的设计

《计算机组成原理课程设计》——十六位运算器部件的设计一、运算器概述根据冯﹒诺依曼的计算机模型，计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件构成，其中运算器是执行各种算术和逻辑运算操作的核心部件。运算器的基本操作包括：1）加、减、乘、除等算术运算2）与、或、非、异或等逻辑运算3）数据传送、移位、比较等操作运算器的组成除了算术/逻辑运算（ALU）单元外，还包括必要的寄存器和移位器等部件。寄存器用于存放操作数和运算结果，以节省访问存储器的时间。移位器实现数据的移位功能，以扩展ALU的运算功能，增加数据传送的灵活性。从功能和电路上看，运算器的可分为两部分：数据运算电路和数据暂存电路。在讨论运算器结构时，需要明确几个问题：1）参加运算的数据来源及结果去向运算器能直接运算的数据通常来自运算器本身的寄存器。运算器内部的寄存器能够以最快的速度提供参加运算的数据，因此运算器内部通常设有一定数量的数据寄存器。为此需要能够指定参加运算的两个寄存器的地址。运算的结果通常存放在寄存器中，应能指定接收数据的寄存器。此外，还必须明确在时间上的关系，即什么时刻送出数据参加运算，什么时刻才能正确接收运算的结果。图1和图2给出了示意性的表示。送出结果控制信号控寄制存信器号内的容建送立出时时间间运算器执行运算时间图1运算器组成示意图图2一个运算周期中各种操作的时间关系2）明确将要执行的运算功能除指出数据操作的具体类型外，还需确定什么时刻可以开始指定运算处理，什么时刻可以得到正确的运算结果。完成数据运算功能的电路是纯组合逻辑电路，即其输出结果随输入的变化而1数据输入运寄算存结器果接到收寄运存算器结输果入时端间时间