计算机组成原理_-CPU子系统-运算部件与运算器.ppt

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1、3.3算术部件与运算器需解决的关键问题：如何以加法器为基础，实现各种类型的算术逻辑运算处理。解决思路：复杂运算四则运算加法运算解决方法：在加法器的基础上，增加移位传送功能，并且输入运算控制条件。1/14加法单元iCiAiBi（本位操作数）（本位进位）∑i（本位和）3.3.1加法单元1、输入和输出1个输入为1时:∑i为1，Ci为0；2个输入为1时:∑i为0，Ci为1；3个输入为1时:∑i为1，Ci为1。整理真值表2/14∑i=(Ai+Bi+Ci-1)mod2Ci=(Ai+Bi+Ci-1)int2（低位进位）Ci-13/14AiBiCi-1∑iCi00000100101100111111+Ai

2、BiCi-1∑i=AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1+(AiBi+AiBi)Ci-1=(AiBi+AiBi)Ci-1+(Ai⊕Bi)Ci-1=(Ai⊕Bi)Ci-1=(Ai⊕Bi)⊕Ci-1+AiBiCi-1Ci=AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBiCi-1+AiBi=(AiBi+AiBi)Ci-1=(Ai⊕Bi)Ci-1+AiBi0100011010112、全加器∑i=(Ai⊕Bi)⊕Ci-1Ci=AiBi+(Ai⊕Bi)Ci-1Ci∑iAiBi4/14Ci-1+××所以Ci=Gi+PiCi-1令AiBi=GiAi⊕Bi=Pi进位的基本逻辑:本地进位、绝对进位条

3、件进位、传递进位Ci=AiBi+(Ai⊕Bi)Ci-15/143.3.2加法器与进位链逻辑1、串行加法器（1）特点：低位向高位依次传递进位信号。[例]先看一个8位数串行相加的例子（2）影响运算速度的主要因素进位信号的传递∑8∑7∑2∑1A8B8A7B7A2B2A1B111110000C011111100006/14C1（3）进位逻辑特点：进位信号逐位形成。设n位加法器1）逻辑式C1=G1+P1C0C2=G2+P2C1Cn=Gn+PnCn-12）结构举例7/14Gi×AiBiAiBiPiG1P1C0G2P2C2[特点]各位进位信号同时形成C1=G1+P1C0C2=G2+P2C1=G2+P2G

4、1+P2P1C0Cn=Gn+PnCn-1=Gn+PnGn-1+…+PnPn-1…P2P1C0n+1项8/142、并行加法器n位加法器，进位逻辑如下：1）逻辑关系（代换C1）（代换Cn-1）结构举例AiBiGiG2P2G1P1C0C2C1⊕PiAiBi9/143、分组：组内并行、组间并行设16位加法器，4位一组，分为4组：4位4位4位4位第4组第3组第2组第1组C16~C13C12~C9C8~C5C4~C1C0C16C12C8C4分级（2级）同时进位：10/14组内并行、组间也并行。速度/结构：介于全串行和全并行之间。operation4C0n运算标志位32/64运算结果选择器A选择器BAL

5、U…数据源…数据源3.3.4运算器组织选择控制选择控制11/141、带多路选择器的运算器移位器ALU多路选择器多路选择器R0RnR0...RnR0...Rn内部总线（单向）特点：R各自独立；可同时向ALU提供两个操作数；采用单向内总线。12/142、带输入锁存器的运算器特点：单口RAM不能同时向ALU提供两个操作数；用锁存器暂存操作数；采用双向内总线。移位器ALU锁存器锁存器内部总线（双向）R0Rn通用寄存器组（小型存储器）13/143、位片式运算器特点：用双口RAM（两地址端、两数据端）作通用寄存器组，可同时提供数据；用多路选择器作输入逻辑，不需暂存操作数；ALU增加乘、除功能，用乘商寄

6、存器存放乘数、乘积或商。[例]4位片运算器粗框移位器ALU多路选择器多路选择器DORAMDiB地址A地址CnDBDAG、P控制信息Cn+4乘商寄存器44444444444414/14