计算机组成原理第二章运算方法和运算器讲义.ppt

x=-1011 y=+1001 求x+y [x]补 = 10101 , [y]补 = 01001　　　　　　　　[x]补　　　1 0 1 0 1　　　　　＋　　[y]补　　　0 1 0 0 1　　　　————————————————　　　　　　　[x+y]补　 1 1 1 1 0∴ x+y = -0010 x=-0011 y=-1001 求x+y [x]补 = 11101 , [y]补 = 10111　　　　　　　　[x]补　　　1 1 1 0 1　　　　　＋　　[y]补　　　1 0 1 1 1　　　　————————————————　　　　　　　[x+y]补　 1 1 0 1 0 0∴ x+y = -1100 x=+1001 , y=-0110 , 求 x-y=？ 解：[x]补 = 01001 [y]补 = 11010 , [-y]补 = 00110　　　　　　　　[x]补　　　0 1 0 0 1　　　　　＋　 [-y]补　　 0 0 1 1 0 　　　　————————————————　　　　　　　[x-y]补　　 0 1 1 1 1∴ x-y = +1111 * * S0 S1 Yi S2 S3 Xi 0　00　11　01 1 0　00　11　01　 1 1 2、逻辑表达式 XiYi 与控制参数和输入量的关系构造如下真值表 2.5.2 多功能算术/逻辑运算单元ALU * * 2.5.2 多功能算术/逻辑运算单元ALU ALU的某一位逻辑表达式见下: * * 2.5.2 多功能算术/逻辑运算单元ALU 如何实现先行进位？ 答：由于每一位中X、Y的产生是同时的，则可以由下面方法算出并行进位的Cn＋4　　??? Cn＋1＝Y0＋X0Cn 　　 Cn＋2＝Y1＋X1Cn＋1＝Y1＋Y0X1＋X0X1Cn　 Cn＋3＝Y2＋X2Cn＋2＝Y2＋Y1X1＋Y0X1X2＋X0X1X2Cn Cn＋4＝Y3＋X3Cn＋3＝Y3＋Y2X3＋Y1X2X3＋Y0X1X2X3＋X0X1X2X3Cn * * 2.5.2 多功能算术/逻辑运算单元ALU 令G＝Y3＋Y2X3＋Y1X2X3＋Y0X1X2X3 P＝X0X1X2X3 G为进位发生输出 P为进位传送输出 增加P和G的目的在于实现多片（组）ALU之间的先行进位，需要配合电路，称为先行进位发生器（CLA） 器件： 74181 * * 3、算术逻辑运算的实现 2.5.2 多功能算术/逻辑运算单元ALU 图2.11 正逻辑操作数表示的74181ALU逻辑电路图 CAI * * 2.5.2 多功能算术/逻辑运算单元ALU 算术逻辑运算的实现（74181） M=L时，对进位信号没有影响，做算术运算 M=H时，进位门被封锁，做逻辑运算 说明： 74181执行正逻辑输入/输出方式的一组算术运算和逻辑运算和负逻辑输入/输出方式的一组算术运算和逻辑运算是等效的。 A=B端可以判断两个数是否相等。 * * 4、两级先行进位的ALU 4片（组）的先行进位逻辑 Cn+x=G0+P0Cn Cn+y=G1+P1Cn+x=G1+G0P1+P0P1Cn Cn+x=G2+P2Cn+y =G2+G1P2+G0P1P2+P0P1P2Cn Cn+4=G3+P3Cn+z =G3+G2P3+G1P2P3+G0P1P2P3+P0P1P2P3Cn =G*+P*Cn G*为成组先行进位发生输出 P*为成组先行进位传送输出 2.5.2 多功能算术/逻辑运算单元ALU * * 成组先行进位部件CLA的逻辑图 2.5.2 多功能算术/逻辑运算单元ALU CAI * * 2.３ 定点乘法运算 2.3.1 原码并行乘法 2.3.2 直接补码并行乘法 * * 2.3.1原码并行乘法 1、人工算法与机器算法的同异性 2、不带符号的阵列乘法器 3、带符号的阵列乘法器 * * 1、人工算法与机器算法的同异性 [x]原=xf.xn-1…x1x0 [y]原=yf.yn-1…y1y0 [x.y]原=(xf ⊕ yf)+(xn-1…x1x0).(yn-1…y1y0) 用习惯方法求乘积如下： 设ｘ＝1101,ｙ＝1011 　　 　　　　　1 1 0 1 (ｘ)　×　　　 1 0 1 1　(ｙ)　　　　　　　 1　1　0　1　　　 1　1　0　1 0　0　0　0　＋