第17讲——第6章 计算机的运算方法(6.5).ppt

《计算机组成原理》第17讲第6章 计算机的运算方法（6.5） 主讲人：李淑芝 第6章 计算机的运算方法 教学要求 复习旧课 引入新课 6.5 算术逻辑单元 课堂练习题： 某加法器进位链小组信号为C4C3C2C1,低位来的进位信号为C0，请按串行进位方式写出C4C3C2C1的逻辑表达式。 解：串行方式：C1 = G1 + P1C0 C2 = G1 + P2C1 C3 = G3 + P3C2 C4 = G4 + P4C3 其中 G1 = A1B1 P1 = A1⊕B1 G2 = A2B2 P2 = A2⊕B2 G3 = A3B3 P3 = A3⊕B3 G4 = A4B4 P4 = A4⊕B4 * * 6.1 无符号数和有符号数 6.3 定点运算 6.2 数的定点表示和浮点表示 6.4 浮点四则运算 6.5 算术逻辑单元 本课 学习 教学目标：让学生了解运算器的算术逻辑部件ALU的设计思路，掌握快速进位链的设计方法。 重点：单重跳跃和双重跳跃进位链的设计。 难点：设计双重分组跳跃进位链。 浮点数加减运算的一般步骤？ 要加快运算速度以提高整机效率，一般有哪些措施？ 6.5.1 ALU 电路 组合逻辑电路 Ki 不同取值 Fi 不同 四位 ALU 74181 M = 0 算术运算 M = 1 逻辑运算 S3 ~ S0 不同取值，可做不同运算 ALU Ai Bi Fi … Ki 6.5.2 快速进位链 （1）并行加法器 = Ai Bi + (Ai+Bi)Ci-1 di = Ai Bi 本地进位 ti = Ai + Bi 传送条件 则 Ci = di + tiCi-1 Si = Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1 Ci = Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1 FAn FAn-1 FA1 FA0 FAn-2 Cn Sn Cn-1 Sn-1 Cn-2 Sn-2 …… C1 S1 C0 S0 C-1 A0 B0 A1 B1 An-2 Bn-2 An-1 Bn-1 An Bn （2）串行进位链 进位链 传送进位的电路 串行进位链 进位串行传送 以 4 位全加器为例，每一位的进位表达式为 C0 = d0 + t0C-1 C1 = d1 + t1C0 C2 = d2 + t2C1 C3 = d3 + t3C2 = d0 ? t0C-1 4 位 全加器产生进位的全部时间为 8ty n 位全加器产生进位的全部时间为 2nty C3 t3 t2 t1 t0 C2 C1 C0 C-1 d3 d2 d1 d0 设与非门的级延迟时间为ty （3）并行进位链 n 位加法器的进位同时产生 以 4 位加法器为例 C0 = d0 + t0C-1 C1 = d1 + t1C0 C2 = d2 + t2C1 C3 = d3 + t3C2 = d1 + t1d0 + t1t0C-1 = d2 + t2d1 + t2t1d0 + t2t1t0C-1 = d3 + t3d2 + t3t2d1 + t3t2t1d0 + t3t2t1t0C-1 （先行进位，跳跃进位） 当 di ti 形成后，只需 2.5ty 产生全部进位 ≥1 ≥1 ≥1 ≥1 C-1 d3 t3 d2 t2 d1 t1 d0 t0 1 ≥1 1 1 C0 C1 C2 C3 设与或非门的延迟时间为 1.5ty n 位全加器分若干小组，小组中的进位同时产生，小组与小组之间采用串行进位 当 di ti 形成后 经 2.5 ty 5 ty 7.5 ty 1 0 ty 单重分组跳跃进位链 第 1 组 第 2 组 第 3 组 第 4 组 C15 C14 C13 C12 C11 C10 C9 C8 C7 C6 C5 C4 C3