计算机组成原理10-运算器的基本结构.ppt

,系 统 总 线,存储器,运算器,控制器,接口与通信,输入/输出设备, 计算机组成原理 ,第六章 计算机的运算方法,6、定点运算器的基本结构 6.1、单总线结构的运算器 6.2、双总线结构的运算器 6.3、三总线结构的运算器,第六章 计算机的运算方法,定点运算器是数据的加工处理部件， 是CPU的重要组成部分。 包括： ALU算术/逻辑单元 ， 阵列乘法器、 阵列除法器、 移位电路、 寄存器组、 选择电路、 数据总线（内部总线）， 等逻辑电路构成。,6、定点运算器的基本结构,移位门,ALU,选择门 A,选择门 B,通用 寄存器组,数据总线,数据总线,运算器结构框图,定点运算器框图,A，B，C寄存器的作用,6、定点运算器的基本结构,运算器的设计主要是围绕ALU和寄存器之间，怎样通过数据总线传送 操作数和运算结果。 在决定设计方案时，需要考虑数据传送的方便性和操作速度， 在微型机和单片机中还要考虑在硅片上制作总线的工艺。 运算器大体有单总线、双总线、三总线三种结构形式。 根据总线所在位置，总线分为内部总线和外部总线两类。 内部总线是CPU芯片内各部件之间的连线。（本章是讲内部总线） 外部总线即系统总线，即CPU 与存储器、I/O系统之间的连线。,6、定点运算器的基本结构,6、定点运算器的基本结构 6.1、单总线结构的运算器 6.2、双总线结构的运算器 6.3、三总线结构的运算器,第六章 计算机的运算方法,CPU内部所有部件都接到同一总线上。 数据可以在任何两个寄存器之间，或任一个寄存器和ALU之间传送。 如果有阵列乘法器或除法器，它们所处的位置与ALU相当。 同一时刻，只能有一个操作数放在总线上，不能同时传送两个数据。 结构特点：操作速度较慢，控制电路比较简单。,6.1 单总线结构的运算器,6、定点运算器的基本结构 6.1、单总线结构的运算器 6.2、双总线结构的运算器 6.3、三总线结构的运算器,第六章 计算机的运算方法,这种结构有两条总线：总线1、总线2。 两个操作数可以同时送到ALU中进行运算，只需一次操作控制，而把运算结果送到缓冲器，缓冲器的数据可以送到任意一条总线上，两条总线的数据通过通用寄存器组来存储。 优点：速度比单总线结构快。,6.2 双总线结构的运算器,6、定点运算器的基本结构 6.1、单总线结构的运算器 6.2、双总线结构的运算器 6.3、三总线结构的运算器,第六章 计算机的运算方法,有三条总线： 两端接ALU的输入：输入总线1，输入总线2 一端接ALU的输出：输出总线3 这样一步就可以控制两个数的运算，速度可以大大提高， 通过通用寄存器把总线3的数据送到总线1与总线2。,6.3 双总线结构的运算器,1、 数据的表示方式 1.1、符号的处理（正数、负数） 1.2、数值的处理（数制转换） 1.3、小数点的处理（定点、浮点） 1.4、原码的表示方法 1.5、反码的表示方法 1.6、补码的表示方法（重点研究） 1.7、移码的表示方法 1.8、字符、汉字的表示方法（ ASCII 码、内码） 1.9、校验码（奇偶校验、海明威校验、CRC校验）,机器数的 表示方法,实际数的 表示方法,研究在机器中怎样用二进制表示十进制数,研究哪种机器数的表示方法更利简化运算,Review: 第六章 计算机的运算方法,2、定点加、减法运算与实现 2.1、补码定点加、减运算（减法通过加法来实现） 2.2、溢出概念与检测方法（数值超出了表示范围） 2.3、补码定点加法器 3、定点乘法运算 3.1、原码一位乘法（符号位单独处理） 3.2、补码一位乘法（矫正法、比较法（布斯Booth） ） 3.3、补码两位乘法 3.4、阵列乘法器（并行计算结果） 4、定点除法运算 4.1、原码一位除法（恢复余数法、加减交替法） 4.2、补码一位除法 4.3、阵列除法器（并行计算结果）,Review: 第六章 计算机的运算方法,5、浮点四则运算（引入移码） 5.1、浮点加减运算 阶码对齐（对大阶=对齐小数点）、 尾数加减（定点小数加减）、 尾数规格化（尾数右规或左规）、 尾数舍入（尾数按机器字