[小学教育]软件工程第3章2节.ppt

3.2 算术逻辑运算部件 计算机中的算术运算和逻辑运算都用一个算术、逻辑运算部件ALU(Arithmetic Logic Unit)来实现。 本节内容重点讨论用加法器来实现各种运算处理。 复杂运算 加法单元 3.2.1 全加器 逻辑一 逻辑二： 3.2.2 并行加法器与进位链逻辑 1.并行加法器 （1）特点：各位同时相加。例. 8位数相加。 2. 并行加法器的进位链 （1）进位链的基本逻辑关系 （2）串行进位 特点：进位信号逐位形成。 设n位加法器 1）逻辑式 2）结构举例 （3）并行进位 特点：各位进位信号同时形成。 设n位加法器 1）逻辑式 2）结构举例 （4）组内并行、组间并行 设16位加法器，4位一组，分为4组： 1）第1组进位逻辑式 2）第2组进位逻辑式 3）第3组进位逻辑式 4）第4组进位逻辑式 5）各组间进位逻辑 6）结构示意 7）进位传递过程 3.3 运算方法 原码加减 按照运算规则，可以将原码加减运算归为四类： (+ A) + (+ B) = (+ A) – ( – B) (– A) + (– B) = (– A) – ( + B) (+ A) + (– B) = (+ A) – ( + B) (– A) + (+ B) = (– A) – ( – B) 规则：同号相加，尾数相加，结果加符号位。 例：9＋3＝12 (-9)+(-3)= -12 1001 1001 + 0011 + 0011 1100 1100 加符号　01100 加符号　11100 规则：异号相加，正数取原码，负数取反码，然后两数相加；相加后若最高位有进位产生，则末位再加1，结果为正；相加后若最高位无进位产生，则将结果变反，数符为负。 　9－3＝6 3－9＝－6 1001 0011 + 1100(-3变反) + 0110 (-9变反) 10101(有进位) 1001 (无进位) 加符号位，＋1　得 　　　0110 (结果变反) 00110 10110 3.3.1 补码加减 补码加减相比原码加减来说，要简单一些：操作数用补码表示，连同符号位一起，结果也是用补码表示。 (X + Y)补 = X补 +Y补 (X － Y )补 = X补 + (－Y)补 其中：(－Y)补 = ((Y)补)求补 即将(Y)补连同符号位一起，取反加一 由此，可以归纳出补码加减运算的规则： (1) 两个操作数都用补码表示，连同符号位一起参与运算。 (2) 若操作码为加，则两数直接相加。 (3) 若操作码为减，则将减数求补(对(Y)补连同符号位取反加一)后再与被减数相加。 例： 9 + 3 = 12 ( -9) + (-3) = -12 01001 10111 (-9的补码) + 00011 + 11101 (-3的补码) 01100 110100 (-12的补码) 9 – 3 =6 9 – (– 3) =12 01001 01001 + 11101 + 00011 100110 01100 3.3.2　溢出判断 　运算结果若超出机器数的表示范围，称为溢出。只有同符号数相加才可能产生溢出。 9 ＋ 3 =12 11 ＋7 =18(正溢) 01001 01011 + 00011 + 00111 01100 10010 (– 9)＋( – 3) = –12 (–11)＋(–7) = –18(负溢) 10111 10101 + 11101 + 11001 110100 101110 　溢出的主要原因是：数的位数有限，结果超出给定的范围。以上的情况可以通过增加数的位数来解决。 1、溢出判别逻辑之一 “溢出”＝SASBSf＋SASBSf SA: 操作数A的符号位 SB: 操作数B的符号位 Sf: 结果的符号位 判断：如果两个正数相加的结果是负数；两个负数相加后的结果为正数，均表明发生溢出。 2、溢出判别逻辑之二 　 “溢出