计算机组成原理第3章1.ppt

① 采用一个符号位判断 溢出= S +A B ② 采用最高有效位的进位判断 溢出= C +C =C C ③ 采用变形补码判断(双符号位) 用S 、Sn分别表示结果最高符号位和第2符号位 溢出=S S 2．移位 移位操作按移位性质可分为3种类型：逻辑移位、循环移位和算术移位。 移位示意图 3．定点数乘除运算 P90 （1）无符号整数一位乘法 计算机中的乘法运算采用的方法是：将n位乘转换为n次“累加与移位”，即每一步只求一位乘数所对应的新部分积，并与原部分积作一次累加，然后右移一位。 右图是无符号整数一位乘的算法流程图。图中使用了3个寄存器A、B和C。 B用来存放被乘数； C存放乘数； A初值为0，然后存放部分积，最后存放乘积高位。 由于乘数每乘一位该位代码就不再使用，因此用A和C寄存器联合右移以存放逐次增加的部分积，并且使每次操作依据的乘数位始终在C的最低位。乘法完成时，A与C存放的是最后乘积，其中C的内容是乘积的低位部分。 A C = C X B 实现无符号整数一位乘法的硬件原理框图如下图所示。 图中，用进位触发器Ca保存每次累加暂时产生的进位，它的初值为0。在被乘数送入B、乘数送入C，A和Ca被置0后，控制逻辑控制乘法进入第1个节拍，这时由乘数位C0产生“加B/不加”（不加相当于加0）信号，用以控制被乘数B是否与上次部分积相加产生本次部分积，然后Ca、A、C一起右移一位。重复n个节拍的操作后所得到的乘积存放在A和C中。 【例3-10】 1101 1011的运算过程如图所示。 * 计算机组成原理与汇编语言程序设计 （第2版） 第 3 章 微体系结构 —CPU组织 (1) 第2篇 计算机系统分层结构 在本篇用3章分三个层次，即微体系结构层、指令系统层和汇编语言层讨论计算机系统的组成。 微体系结构层是具体的硬件层次，可看作是指令系统的解释器。 指令系统层是一个抽象的层次，其指令系统是一种硬件和编译器都可识别的机器语言。 汇编语言层提供的语言，是将机器语言“符号化”以便于人们理解。 用汇编语言编写的程序先由汇编器翻译成机器语言程序，再由微体系结构层解释执行。 第3章 微体系结构层 P72 ——CPU组织 在微体系结构层 ，是从寄存器级分析CPU的结构和功能。本章主要内容： CPU的基本组成和功能 算术逻辑部件ALU和运算方法 CPU模型机 组合逻辑控制器原理 微程序控制器原理 中央处理器CPU的主要功能是从主存储器中取出指令、分析指令和执行指令，即按指令控制计算机各部件操作，并对数据进行处理。 第1节 CPU的组成和功能 3.1.1 CPU的组成 CPU通常由以下几部分构成： ① 控制器 ; ② 算术逻辑部件ALU; ③ 各种寄存器; ④ CPU内部总线。 CPU的基本组成框图 1．ALU部件与寄存器 ALU框图 （1）ALU部件 P73 ALU的功能是实现数据的算术与逻辑运算。 ALU的输入有两个端口，分别接收参加运算的两个操作数，通常它们来自CPU中的通用寄存器或ALU总线。ALU的输出取决于对其功能的控制，当控制功能选择加、减、与、或等运算功能之一时，其输出结果将为对应的和、差、与值、或值等。 （2）寄存器 CPU 中的寄存器包括存放控制信息的寄存器，如指令寄存器(IR)、程序计数器(PC)和状态字寄存器(PSW或FLAGS)；以及存放所处理数据的寄存器，如通用寄存器和暂存器。 ① 寄存器 通常CPU内部设置有一组寄存器，每个寄存器都可以承担多种用途，因此习惯上称为通用寄存器。 通用寄存器本身在逻辑上只具有接收信息、存储信息和发送信息的功能。但通过编程以及与ALU的配合可以实现多种功能，如它们可为ALU提供操作数并存放运算结果，也可用作变址寄存器、地址指针和计数器等。 ② 器 在CPU中一般要设置暂存器，主要是为了暂存从主存储器读出的数据 ,暂存器没有寄存器号，因此不能直接编程访问它们。 ③ 寄存器IR（Instruction Register） 用来存放当前正在执行的一条指令。执行指令时，需根据PC中的指令地址从主存读取指令送到IR中。 。 ④ 计数器PC（Program Counter） 用以存放当前或下一条指令在主存中的地址，因此又称为指令计数器或指令指针IP（Instruction Pointer）。 ⑤ 寄存器PSW(Program State Word)