计算机中的运算器部件.ppt

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1、第4章计算机中的运算器部件本章主要内容运算器部件概述定点运算器的功能、组成与设计浮点运算与浮点运算器9/4/20212安阳工学院运算器功能与组成概述计算机五大功能部件之一,在控制器的指挥控制下,完成指定给它的运算处理功能。运算器通常包括定点运算器和浮点运算器两种类型:定点运算器:完成对整数类型数据的算术运算、逻辑类型数据的逻辑运算浮点运算器:完成对浮点类型数据的算术运算9/4/20213安阳工学院运算器设计需要解决的问题需要明确参加运算的数据来源,运算结果的去向。运算器能直接运算的数据,通常来自于运算器本身的寄存器。这些寄存器本身是暂

2、存数据用的,是由触发器构成的时序逻辑电路。需要明确将要执行的运算功能,是对数值数据的何种算术运算功能,还是对逻辑数据的何种逻辑运算功能。完成数据运算功能的线路是组合逻辑电路。运算器完成一次数据运算过程由多个时间段组成,其时序关系示意表示在下图。运算器部件只有和计算机的其他部件连接起来才能协同完成指令的执行过程。9/4/20214安阳工学院控制信号数据运算线路(组合逻辑)数据暂存线路(时序逻辑)送出结果输入数据控制信号的建立时间寄存器内容送出时间运算器执行相加时间运算结果到寄存器输入端时间寄存器接收运算结果时间运算周期运算器组成示意图一

3、个运算周期中的各时间段控制信号建立时间运算结果送到寄存器输入端时间寄存器内容送出时间运算器执行运算时间寄存器接收运算结果时间9/4/20215安阳工学院本章主要内容运算器部件概述定点运算器的功能、组成与设计浮点运算与浮点运算器9/4/20216安阳工学院定点运算器功能与组成完成算术与逻辑运算功能算术逻辑单元(ALU)暂存参加运算的数据和中间结果通用寄存器组乘除法运算的硬件线路支持乘商寄存器(Q寄存器)作为处理机内部数据通路(DataPath)通过几组多路选择器电路实现相互连接,以便数据传送。9/4/20217安阳工学院教学计算机硬件系

4、统的组成计算机终端PC机微程序控制器运算器(16位)主存储器(16位)按键开关指示灯串行接口接口实验中断实验内存扩展实验电源+5V硬布线控制器9/4/20218安阳工学院RESET,START按键运行功能选择开关两个12位的微型开关16位的手拨输入开关微程序控制器小板串行口接线座5V直流电源电源开关组合逻辑控制器运算器内存储器串口电路I8~6I5~3I2~0SSTSCISSHA口B口9/4/20219安阳工学院教学计算机运算器实例教学计算机运算器字长16位,用4片4位的位片结构的Am2901组成。Am2901芯片的内部组成和实现的功能

5、怎样连接4片Am2901成为16位的运算器怎样解决运算器实用中的几个问题:(1)运算器最低位进位输入信号Cin的形成(2)运算器4位标志位信号的接收与记忆线路(3)移位时最高、最低位的移位输入信号设计9/4/202110安阳工学院二选一B16个A通用寄存器三选一二选一三选一三选一ALUSRB锁存器A锁存器乘商寄存器QCn/OEQ3Q0RAM0RAM3F输出YF3F=0000OVRCn+4输入DA口地址B口地址Am2901内部组成组成算逻运算部件通用寄存器组乘商寄存器Q功能8种运算功能8种数据组合8种结果处理9/4/202111安阳工学

6、院Am2901芯片是一个4位的位片结构的运算器器件,其内部组成如下:第一个组成部分是算逻运算部件ALU,完成3种算术运算和5种逻辑运算,共计8种功能。其输出为F,两路输入为S、R,最低位进位Cn,4个状态输出信号如图所示ALUSRCnFF3F=0000OVRCn+4符号位结果为零结果溢出进位输出R⊕SR⊕S8种运算功能0000010100111001011101113位功能选择码R+SSRRSR٧SRSRS9/4/202112安阳工学院B16个A通用寄存器ALUSRB锁存器A锁存器CnFF3F=0000OVRCn+4A口地址B

7、口地址第二个组成部分是通用寄存器组由16个寄存器构成,并通过B口与A口地址选择被读的寄存器,B口地址还用于指定写入寄存器通过B口地址、A口地址读出的数据将送到B、A锁存器,要写入寄存器的数据由一个多路选择器送来。(写入)9/4/202113安阳工学院B16个A通用寄存器ALUSRB锁存器A锁存器Q寄存器CnFF3F=0000OVRCn+4A口地址B口地址第三个组成部分是乘商寄存器Q它能对自己的内容完成左右移位功能,其输出可以送往ALU,并可接收ALU的输出结果。9/4/202114安阳工学院该芯片的第四个组成部分是5组多路选通门,包括

8、B16个A通用寄存器三选一二选一ALUSRB锁存器A锁存器Q寄存器CnFF3F=0000OVRCn+4输入DA口地址B口地址一组三选一门和另一组二选一门用来选择送向ALU的R、S输入端的数据来源,包括Q寄存器、A口、B口

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