第三章]运算方法与运算器

计算机中的运算

• c语言中
• 位运算
• &|～^
• 逐位得到八位数
• 逻辑运算
• &&||！
• 移位运算
• <<>>
• 符号扩载
• 算数运算
• +-/*

定点加减

• 补码加减法
• x+y=x+y
• x-y=x+（-y）
• 由y求-y补
• （先y的补）再包括符号位逐位取反加一
• -128除外

• 溢出（overflow)
• 超出数据表示范围
• 两个同符号相加结果异号说明溢出了
• 正溢出：正正得负
• 负溢出：负负得正
• 检测方法2
• c1异或c2,最高位的进位和符号位不同
• 双符号位检测方法
• 双符号位最高位是正确的符号
• 全一或全零外溢出

二进制加法运算

• 加法运算
• 逐位运算，从右到左
• 全加器
• 延时和时序
• 异或是三级延时
• 一般一级
• n位串行加法器
• 进位5T，输出6T
• 慢
• n个一位加法器串联
• 有符号需要溢出判断
• 方法2进位判断
• 无符号位溢出判断
• 加法进位
• 减法不进位
• 运算控制位（sub
• input=y异或sub
• sub（0，输出y
• sub（1，输出-y
• 整体电路上，还要接c0
• 0，不变
• 1，逐位取反再加一
• 标志寄存器
• 整数加减运算部件还要加一个“MUX”引入sub
• ZF结果为零
• OF符号溢出
• CF进/借位
• SF结果为负
• 并行加法器进位链
• Ci+1=XiYi+（Xi异或Yi)Ci
• 串行等上一级C得出后算下一个
• 并行：将上一级C带入下一位（一般四位一组）
• 16位加法器
• 4位加法器内先行进位之间进行串行进位

定点乘法运算

• 移码和加法实现

• 阵列加法器
• n*（n-1）个全加器
• 像乘法一样，两两相乘再相加，考虑进位
• 进位一行一行来
• 溢出判断
• 有符号：全0或全1不溢出
• 无符号：全0不溢出

浮点数运算

• 阶码不同要对阶码
• 右归，尾数右移，阶码变大
• 左归，尾数左移，阶码变小

• 溢出
• 主要看阶码是否超出范围

• 规格化
• IEEE754
• 纯小数

• 步骤
• 对阶
• 阶差：E补+（-E补）
• 尾数求和
• 规格化和舍入处理
• 溢出判断

• 浮点运算器

运算器

• 运算器功能
• 算术运算和逻辑运算
• ALU算数逻辑单元
• 寄存器

• 总线结构
• 缓冲器
• 几个寄存器2几次方

• 单/双三总线结构与运算通路