计算机组成原理第八讲(运算方法)

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1、计算机组成原理主讲：颜俊华第八讲：运算方法定点加减运算补码加减运算基本关系式(X+Y)补=X补+Y补（1）(X-Y)补=X补+(-Y)补（2）式（1）：操作码为“加”时，两数直接相加。2)X=–3Y=–2X补=11101Y补=1111011011（–5补码）1)X=3Y=2X补=00011Y补=0001000101（+5补码）例.求(X+Y)补定点加减运算补码加减运算基本关系式(X+Y)补=X补+Y补（1）(X-Y)补=X补+(-Y)补（2）式（2）：操作码为“减”时，将减转换为加。即将减数变补后与被减数相加。Y补(–Y)补：将Y

2、补变补不管Y补为正或负，将其符号连同尾数一起各位变反，末位加1。定点加减运算1)X=4Y=–5X补=00100Y补=11011(-Y)补=0010101001（+9补码）2)X=–4Y=5X补=11100Y补=00101(-Y)补=1101110111（–9补码）例.求(X–Y)补X补=00100Y补=11011X补=11100Y补=00101注意：某数的补码表示与某数变补的区别。例.10101原11011补码表示10011补01101变补例.10101原1101100101原00101补码表示符号位不变；00101原001011

3、0101原1101100101原00101负数尾数改变，正数尾数不变。00011补1110110011补0110100011补1110110011补0110100011补11101变补符号位改变，尾数改变。补码的机器负数定点加减运算定点加减运算算法流程操作数用补码表示，符号位参加运算结果为补码表示，符号位指示结果正负X补+Y补X补+(-Y)补ADDSUB逻辑实现A(X补)B(Y补)+AABB+B+B+1CPAA（1）控制信号加法器输入端：+A：打开控制门，将A送。+B：打开控制门，将B送。+1：控制末位加1。+B：打开控制门，

4、将B送。加法器输出端：A：打开控制门，将结果送A输入端。CPA：将结果打入A。（2）补码加减运算器粗框溢出判断溢出判断方法在什么情况下可能产生溢出？例.数A有4位尾数，1位符号SA数B有4位尾数，1位符号SB符号位参加运算结果符号Sf符号位进位Cf尾数最高位进位C正确0001100010（1）A=3B=23+2：00101（2）A=10B=710+7：010100011110001正溢正确负溢正确正确（3）A=-3B=-2-3+(-2)：110111110111110（4）A=-10B=-7-10+(-7)：0111110110

5、11001（5）A=6B=-46+(-4)：000100011011100（6）A=-6B=4-6+4：111101101000100溢出判断硬件判断逻辑一（SA、SB与Sf的关系）（1）A=10B=710+7：010100011110001（2）A=-10B=-7-10+(-7)：011111011011001溢出=SASBSfSASfSB溢出判断硬件判断逻辑二（Cf与C的关系）正确0001100010（1）A=3B=23+2：00101（2）A=10B=710+7：010100011110001正溢正确负溢（3）A=-3B=-

6、2-3+(-2)：110111110111110（4）A=-10B=-7-10+(-7)：011111011011001Cf=0C=0Cf=0C=1Cf=1C=1Cf=1C=01111溢出=CfC溢出判断硬件判断逻辑三（双符号位）（1）3+2：正确000011000010000101（2）10+7：001010000111010001正溢正确负溢（3）-3+(-2)：110111111101111110（4）-10+(-7)：101111110110111001第一符号位Sf1第二符号位Sf21.硬件判断逻辑一（SA、SB与Sf

7、的关系）2.硬件判断逻辑二（Cf与C的关系）溢出=Sf1Sf23.硬件判断逻辑三（双符号位）溢出=CfC溢出=SASBSfSASfSB00结果为正01结果正溢出10结果负溢出11结果为负溢出判断移位操作逻辑移位逻辑移位：数码位置变化，数值不变算术移位：数码位置变化，数值变化，符号位不变10001111循环左移：01001111算术左移：10011111011110(-15)原(-30)原移位操作移位寄存器：在寄存器中移位（串行接口中）移位门：斜位传送（运算器中）D4D3D2D1D4D3D2右移左移D3D2D1移位寄存器左斜右

8、斜4312门4门3门2门1移位门加法器移位操作算术移位正数补码（包括原码）移位规则00111011102）双符号位：001110000111左移右移右移0011100011左移左移右移右移0111000011100001111）单符号位：移位操作3