计算机组成原理第6章5运算方法

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1、6.5算术逻辑单元一、ALU电路四位ALU74181AiBiM=0算术运算…ALUSiM=1逻辑运算MFiS3~S0不同取值，可做不同运算位片式运算器•4位双极型位片式运算器AM2901，它将ALU、通用寄存器组、多路开关、移位器等逻辑构件集成在一个芯片内。八功能的4位运算结果ALU:3种算术控制数据发送的最高位的运算和5种逻去向以及是否进辑运算超前进位信号GP行移位操作取值，可作符号位进位运算结果溢出实现乘、信号除运算时用作乘商存运算结储器果为零信号执行直送、左通用寄移一位存器或右移寄存器写一位的入数据操作AM2901选择数据来源编码

2、III数据来源210RSLLLAQLLHABLHL0QLHH0BHLL0AHLHDAHHLDQHHHD0AM2901运算功能编码III运算功能543LLLR+SLLHS－RLHLR－SLHHR∨SHLLR∧SHLH/R∧SHHLR⊕SHHHR⊕SAM2901选择结果处理编码结果处理III通用寄存器组Q寄存器Y输出876LLLF→QFLLHFLHLF→BALHHF→BFHLLF/2→BQ/2→QFHLHF/2→BFHHL2F→B2Q→QFHHH2F→BF运算示例：R1+R0=>R1R1<=portB0001R0<=portA0000数据来

3、源：IIILLH210：运算功能：IIILLL543：选择结果：IIILHH876：二、快速进位链1.并行加法器SnSn-1Sn-2S1S0CnCn-1Cn-2C1C0FAnFAn-1FAn-2…FA1FA0C-1AnBnAn-1Bn-1An-2Bn-2A1B1A0B0Si=AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1Ci=AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1=AiBi+(Ai+Bi)Ci-1di=AiBi本地进位ti=Ai+Bi传送条件则Ci=di+tiCi-12.串行进位链

4、进位链传送进位的电路串行进位链进位串行传送以4位全加器为例，每一位的进位表达式为C0=d0+t0C-1=d0•t0C-1C1=d1+t1C0C2=d2+t2C1设与非门的级延迟时间为tyC3=d3+t3C2C2C1C0C-1C3&&&&&&&&d3t3d2t2d1t1d0t04位全加器产生进位的全部时间为8tyn位全加器产生进位的全部时间为2nty3.并行进位链（先行进位，跳跃进位）n位加法器的进位同时产生各进位信号的产生不与低位的进位信号有关，而只与两个参加运算的数和C0有关.3.并行进位链（先行进位，跳跃进位）n位加法器的进位同时产

5、生以4位加法器为例di=AiBi本地进位ti=Ai+Bi传送条件C0=d0+t0C-1C1=d1+t1C0=d1+t1d0+t1t0C-1C2=d2+t2C1=d2+t2d1+t2t1d0+t2t1t0C-1C3=d3+t3C2=d3+t3d2+t3t2d1+t3t2t1d0+t3t2t1t0C-1设与或非门的延迟时间为1.5ty与非门的级延迟时间为ty当diti形成后，只需2.5ty产生全部进位3.并行进位链（先行进位，跳跃进位）C0=d0+t0C-1C1=d1+t1C0=d1+t1d0+t1t0C-1C2=d2+t2C1=d2+t2

6、d1+t2t1d0+t2t1t0C-1C3=d3+t3C2=d3+t3d2+t3t2d1+t3t2t1d0+t3t2t1t0C-1C3C2C1C0≥1111≥1≥1≥1≥1&&&&&C-1d3t3d2t2d1t1d0t0(1)单重分组跳跃进位链n位全加器分若干小组，小组中的进位同时产生，小组与小组之间采用串行进位以n=16为例C15C14C13C12C11C10C9C8C7C6C5C4C3C2C1C0C-1第4组第3组第2组第1组t15t14t13t12t11t10t9t8t7t6t5t4t3t2t1t0d15d14d13d12d11d

7、10d9d8d7d6d5d4d3d2d1d0当diti形成后经2.5ty产生C3~C05ty产生C7~C47.5ty产生C11~C810ty产生C15~C12(2)双重分组跳跃进位链n位全加器分若干大组，大组中又包含若干小组。每个大组中小组的最高位进位同时产生。大组与大组之间采用串行进位。以n=32为例C31C27C23C19C15C11C7C3第二大组第一大组87654321(3)双重分组跳跃进位链大组进位分析以第1小组为例C3=d3+t3C2=d3+t3d2+t3t2d1+t3t2t1d0+t3t2t1t0C-1=D1+T1C-1D

8、1小组的本地进位与外来进位无关T1小组的传送条件与外来进位无关传递外来进位同理第2小组C7=D2+T2C3第3小组C11=D3+T3C7第4小组C15=D4+T4C11展开得C3=D1+T1C-1C7=D2