运算器组成和结构5稿ppt课件.ppt

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1、第3章运算方法和运算器3-2运算器组成考点运算器有哪些组成单元？其功能是？△什么是ALU?其特点是？16位通用寄存器的8个寄存器名称？状态寄存器有哪些标志位？会进行算术、逻辑移位操作运算。△运算器的三种总线结构△3-2-1定点运算器的基本组成算术逻辑单元ALU通用寄存器组状态寄存器累加器数据通路运算器的组成示意图ALU：算术逻辑单元，核心部件。实现基本算术、逻辑运算。暂存器：用来存放参与计算的数据及运算结果。它只对硬件设计者可见，即只被控制器硬件逻辑控制或微程序所访问。通用寄存器组：用于存放程序中用到的数据。它可以被软件设计者所访问。内部

2、总线：用于连接各个部件的信息通道。传输运算过程中的数据。各组成部分的功能简要介绍如指令0000,0000,000000010000代表LOADA,16，其中第1个4位代表load,第2个4位代表寄存器地址A，第3个8位即操作数16,一、算术逻辑单元ALU算术逻辑部件（arithmeticunit）：计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作。1、ALU的特点：不仅具有多种算术运算和逻辑运算的功能,而且具有先行进位逻辑,从而能实现高速运算。一、

3、算术逻辑单元ALU2、ALU的处理数据能力：运算器的处理对象是数据，所以数据长度和计算机数据表示方法，对运算器的性能影响极大。70年代大多数通用计算机则以16、32、64位作为运算器处理数据的长度。能对一个数据运算器的所有位同时进行处理的运算器称为并行运算器。如果一次只处理一位，则称为串行运算器。有的运算器把一个完整的数据分成若干段进行计算，称为串/并行运算器。认识典型的4位74181ALU部件逻辑电路图74181部分运算功能表通过74181ALU功能表，我们了解到当M=0(L低电平)时，实现算术运算；当M=1(H高电平)时，实现逻辑运算

4、。表中，算术运算用“加”和“减”汉字表示，而+表示逻辑运算的或。减法是用补码运算的，其中减数的反码在内部产生，输出“A减B减1”（倒数第2行），因此在做减法时，需在最低位产生一个强迫进位（+1），以便产生A减B的结果。二、通用寄存器通用寄存器可用于传送和暂存数据，也可参与算术逻辑运算，并保存运算结果。除此之外，它们还各自具有一些特殊功能。通用寄存器的长度取决于机器字长，它是计算机中存取速度最快的存储器。因每个寄存器的一般用途和特殊用途有很大的差异，因而汇编语言程序员必须熟悉只有这样，才能在程序中做到正确、合理地使用它们。16位cpu通用寄

5、存器共有8个：AX,BX,CX,DX,BP,SP,SI,DI.8个寄存器除作为普通的数据寄存器使用外。还可以有特殊的用途：AX为累加器，CX为计数器，BX、BP为基址寄存器，SI、DI为变址寄存器，BP还可以是基址指针，SP为堆栈指针。二、通用寄存器堆栈指数据按一定序列存放。堆：先进先出，栈：先进后出基址、变址寄存器符号，还将应用到寻址方式三、状态寄存器状态寄存器用来保存ALU操作结果的某些状态，这种状态可作为外界对操作结果进行分析的一个依据，也可以用于判断程序是否要转移的条件，该寄存器也称为标志寄存器。依据功能上的差别，不同的CPU，其

6、状态寄存器中包含的标志也不尽相同。一般状态寄存器中包含了最基本的5种运算结果标志：三、状态寄存器5种运算结果标志：Z零标志位：记录运算结果是否为零的状态，运算结果为0时Z位置1，否则Z位置0。C进位/借位标志位：记录最高位产生的进位，加法运算有进位时C位置1，否则置0；减法运算不够减，有借位时C位置1，否则置0。C标志只对无符号数运算有意义。三、状态寄存器N符号标志位：记录运算结果的符号，有符号数采用补码表示法。运算结果为正数时，N置为0，否则其值为1。V溢出标志位：用于反映有符号数加减运算所得结果是否溢出。此时V标志位为1，否则置0。V

7、标志只对有带符号数运算有意义。P奇偶标志位：用于反映运算结果中“1”的个数的奇偶性，当结果操作数中“1”的个数为偶数时置1，否则置0。标志寄存器（举例）MOVAL，80HADDAL，80HADD指令运算结束后：（AL）=00H；Z=1：因为运算结果为全零；C=1：因为加法运算的最高位产生了进位，表明无符号数加运算发生溢出。实际上是：把操作数80H和80H均当作无符号数128和128，做加法运算的正确结果为256，超出了8位无符号数的表示范围（0～255）。V=1：因为C1⊕Cf=1，按照单符号判溢方法，表明有符号数运算发生溢出。实际上是：

8、把操作数80H和80H均当作有符号数（补码）-128和-128，做加法运算的正确结果为-256，超出了8位补码机器数的表示范围（-128～~+127）。N=0：因为运算结果的最高位为0。显然，