4-6运算器的组织

4.6 运算器的组织运算器计算机进行计算的核心部件，主要要解决的问题：运算速度：电路设计、算法设计；运算精度运算器的功能算术运算：加、减、乘、除、求补逻辑运算：与、或、非、异或移位24.6.1定点运算器的组成与结构例如要完成:(R0)+(R1)→R2操作：(R0)→A,(A)→ALU; (R1)→B,(B)→ALU;ADD,ALU→C;(C)→R2GR:通用寄存器组A,B,C:暂存器GR暂存器A暂存器BALUADDIBR0R1R2R3暂存器C3单总线结构的运算器数据通路例如要完成:(R0)+(R1)→R2操作：(R0)→A,(A)→ALU; (R1)→ALU,ADD,ALU→C;(C)→R2;GR:通用寄存器组A,B,C:暂存器R0R1R2R3暂存器A暂存器CGRADDIBALU4单总线结构的另一种方案GR:通用寄存器组A,B,C:暂存器GR暂存器A暂存器BALUADDIB单总线结构的运算器例如要完成:(R0)+(R1)→R2操作：(R0)→A,(A)→ALU; (R1)→B,(B)→ALU;ADD,ALU→R2;结论：1）在单总线结构的运算器中，执行一次运算需要三步;2）在ALU的两个输入端和一个输出端至少需要设置两个暂存器R0R1R2R35双总线结构运算器1）在双总线结构的运算器中，可以有两个数据同时传输。执行一次操作需要两步2）ALU的三个端口中应当至少设置一个暂存器3）通用寄存器应为双端口器件，分别面向两套总线GRALU暂存器CADD…IB1IB2(a)GRALU暂存器AADD…IB1IB2(b)例如同样是完成(R0)+(R1)→R26三总线结构运算器三总线结构运算器可使操作进一步加快。例如要完成同样操作(R0)+(R1)→R2,仅需一步操作：(R0)→ALU,(R1)→ALU,ADD,ALU→R2ALU的三个不同端口不需要再设置暂存器。通用寄存器采用三端口器件，分别连接三套总线，其中两个端口只读，一个端口只写。ALUGRADDDIB1IB2IB37内部总线的结构小结结构单总线、双总线、三总线性能（并行性）三总线最快硬件复杂性寄存器结构：单端口、双端口、三端口总线数量84.6.2定点运算器举例多功能加减运算电路 运算功能：加法减法带进位的加法带借位的减法加1减1传送94.6.2定点运算器举例算术逻辑单元ALU10定点运算器举例——数据通路A暂存器ALUSHIFTER移位寄存器左移SLce右移SRce直送SVcePSW程序状态字GRS通用寄存器组11例.（R1）+（R2）→R3的运算流程R1→A；加R2R2→ALU.src，ADD，ALU→SHIFTER，结果状态置PSW；SHIFTER→R312例.（R1）/2→R3的运算流程R1→A；SHIFTER（SR）SHIFTER→R313例.（R1）+1→R2的运算流程R1→A；加1INC，ALU→SHIFTER，结果状态置PSW；SHIFTER→R214例.双倍字长的加法的运算流程如何用n位加法器做2n位的加法先对低n位加，进位保存在CF再对高n位加，同时加上CF10011010+)10010111

1001110001ADDADDC15浮点运算器的组成与结构16浮点加减运算

E3∑EADDSUBLRSE1E2NTDAB∑MADDSUBO阶运算部件尾数运算部件ExMxEyMySUBEx-EyEy0M最后在检测线路NT的控制下，对暂存器D中的尾数M进行规格化检测，完成结果的规格化。SUBADD17实验3运算器数据通路作业4.18(1)19内容总结4.6 运算器的组织。计算机进行计算的核心部件，主要要解决的问题：。算术运算：加、减、乘、除、求补。逻辑运算：与、或、非、异或。(R0)+(R1)→R2。(R0)+(R1)→R2。(R0)→A,(A)→ALU。A,B,C:暂存器。(R0)→A,(A)→ALU。(R1)→ALU,ADD,ALU→C。(R1)→B,(B)→ALU。2）在ALU的两个输入端和一个输出端至少需要设置两个暂存器。例如同样是完成(R0)+(R1)→R2。例如要完成同样操作(R0)+(R1)→R2,仅需一步操作：。(R0)→ALU,(R1)→ALU,ADD,ALU→R2。通用寄存器采用三端口器件，分别连接三