运算器和运算方法.ppt

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1、第二章运算器和运算方法本章需解决的关键问题：如何以加法器为基础，实现各种运算处理。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，并选择输入控制条件。加法单元iAiBiCi-1Ci∑i（本位操作数）（低位进位）（本位进位）（本位和）第一节算术逻辑运算部件2.1.1加法单元1.加法单元的输入和输出一个输入为1时，∑i为1，Ci为0；两个输入为1时，∑i为0，Ci为1；三个输入为1时，∑i为1，Ci为1。2.全加器（1）逻辑一∑i=(Ai+Bi)+Ci-1Ci=AiBi+(Ai+Bi)Ci-1Ci∑iAiBiCi-1（2）逻辑二∑i=(Ai+Bi)+Ci-1C

2、i=Ai+Bi+(Ai+Bi)Ci-1Ci∑iAiBiCi-1AiBi2.1.2并行加法器与进位链逻辑1.并行加法器（1）特点：各位同时相加。例.8位数相加。∑8∑7∑2∑1A8B8A7B7A2B2A1B1C0（2）影响速度的主要因素存在着进位信号的传递。1111000011111100002.并行加法器的进位链（1）进位链的基本逻辑关系所以Ci=Gi+PiCi-1进位产生函数进位传递函数（进位条件）本地进位、绝对进位条件进位、传递进位Ci=AiBi+(Ai+Bi)Ci-1=AiBi+(Ai+Bi)Ci-1或Ci=AiBi+(Ai+Bi)Ci-1令Gi=AiBiPi=Ai+Bi=Ai+B

3、i=Ai+Bi（2）串行进位特点：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C2G2P2C1G1P1C0GiPiAiBiAiBi学习要求：能写出任一进位的串、并、分组逻辑式。例.已知操作数Ai、Bi，初始进位C0。试写出C6的逻辑式。串行进位：C6=并行进位：C6=分级同时进位：C6=G6+P6C5G6+P6G5+P6P5G4+….+P6P5…P1C0G6+P6G5+P6P5CICI=GI+PIC0G6+P6C5G6+P6G5+P6P5G4+….G6+P6G5+P6P5G4+….G6+P6G5+P6P5CIGI=G

4、4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1PI=P4P3P2P1Gi=AiBiPi=Ai⊕Bi2.1.3ALU部件加法器选择器选择器控制信号控制信号操作数操作数输入组合输入组合ALU选择器选择器操作数操作数以SN74181芯片（4位片ALU）为例。1.组成（1）一位逻辑1位加法器（求和、进位）1位选择器（1对）1个公共控制门（4位共用）CiS3S2BiS1S0AiFiMCi-1xiYiCiS3S2BiS1S0AiFiMCi-1XiYi输入端：操作数Ai、Bi低位进位Ci-110控制信号M控制产生Gi、Pi控制形成多种输入组合作逻辑运算作算术运算控制信号S3S2S1S0⊕⊕Fi1011输

5、入端：操作数Ai、Bi低位进位Ci-1Ci01FiCiS3S2BiS1S0AiMCi-1XiYiS3S2输出XiS1S0输出Yi000110111Ai+Bi00011011AiAiBiAiBiAi+BiAiAi+BiAiBi0PiGi00100Ai（2）多位逻辑见教材P49：4位全加器4位并行进位链4位选择器1个控制门原始进位Cn进位输出Cn+4G、P构成组间串行进位构成组间并行进位CiS3S2BiS1S0AiFiMCi-1XiYi2.运算功能16种算术运算功能，16种逻辑运算功能列于表2-5（P50）。例1.S3S2S1S0XiYiF（M=1）F（M=0）00001AiCiS3S2Bi

6、S1S0AiFiMCi-1xiYi00001Ai10110101Ci-1CiS3S2BiS1S0AiFiMCi-1XiYi例1.S3S2S1S0XiYiF（M=1）F（M=0）00001AiM=1：Fi=（XiYi）1=1Ai1=Ai1=Ai所以F=AM=0：Fi=（1Ai）Ci-1=（1Ai）Ci-1所以F=A加全1=A减1A减1A3.进位逻辑（1）组间串行168C12168C8168C4168C0C16Cn+4Cn（2）组间并行1715874181CIII1715874181CII1715874181CI1715874181C074182并行进位链GIPIPG第二节运算器组织独立结构

7、小型存储器结构单口双口寄存器组独立R、双口RAM用多路选择器作为ALU的输入逻辑，单口RAM用锁存器作为ALU的输入逻辑。2.2.1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。2.2.2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