计算机组成原理第3章-运算方法和运算器课件.ppt
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- 关 键 词:
- 计算机 组成 原理 运算 方法 运算器 课件
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1、 本章解决的问题是如何把运算算法用硬件电路实现。3.1.1逻辑器件的概念3.1计算机硬件的基本逻辑电路计算机硬件的基本逻辑电路o逻辑“与”操作:当且仅当A和B 均为1时,其逻辑乘AB才为1,否则为0。o逻辑“或”操作:只要A和B中任意一个(或者同时)为1时,其逻辑加A+B则为1,否则为0。o逻辑“非”操作:当A为1时,A即为0;当A为0时,A即为1。o吸收律 A+AB=A A(A+B)=Ao第二吸收律 A+AB=A+B A(A+B)=ABo重叠律 A+A=A AA=Ao互补律 A+A=1 AA=0o包含律 AB+AC+BC=AB+AC (A+B)(A+C)(B+C)=(A+B)(A+C)3.1
2、.2基本逻辑运算3.1计算机硬件的基本逻辑电路计算机硬件的基本逻辑电路o01律 0+A=A 1A=A 0A=0 1+A=1o反演律(摩尔定律)A+B=AB AB=A+Bo变换律 A+B=B+A AB=BAo结合律 A+(B+C)=(A+B)+C A(BC)=(AB)Co分配律 A+BC=(A+B)(A+C)A(B+C)=AB+AC3.1.3组合逻辑电路3.1计算机硬件的基本逻辑电路计算机硬件的基本逻辑电路一位带进位的全加器一位二进制半加器一位加法器进位电路一位全加器电路4位加/减法运算器3.1.3组合逻辑电路3.1计算机硬件的基本逻辑电路计算机硬件的基本逻辑电路3.1计算机硬件的基本逻辑电路计
3、算机硬件的基本逻辑电路3.1.3组合逻辑电路译码器及逻辑功能 双4选1数据选择电路3.1计算机硬件的基本逻辑电路计算机硬件的基本逻辑电路3.1.3组合逻辑电路3.2时序逻辑电路时序逻辑电路3.1.3基本时序逻辑电路锁存器电路图3.2时序逻辑电路时序逻辑电路3.1.3基本时序逻辑电路D触发器逻辑组合图3.2时序逻辑电路时序逻辑电路3.2.1基本时序逻辑电路D触发器逻辑组合图657318423.2时序逻辑电路时序逻辑电路3.2.2寄存器和计数器4位寄存器的电路结构和功能表3.2时序逻辑电路时序逻辑电路3.2.2寄存器和计数器双向4位移位寄存器的逻辑电路3.2时序逻辑电路时序逻辑电路3.2.2寄存器
4、和计数器双向4位移位寄存器的功能表3.2时序逻辑电路时序逻辑电路3.2.2寄存器和计数器主从J-K触发器构成的同步十进制集成计数器逻辑电路3.2时序逻辑电路时序逻辑电路3.2.2寄存器和计数器主从J-K触发器构成的同步十进制集成计数器逻辑电路o前面介绍了数的补码表示法,因此一个加法器就可以执行加减法运算了。如果是加法运算,则直接进行两数的补码相加;若是减法运算,则将减数取负,仍执行加法运算。将一个定点数取负的规则是:将整数的每位(包括符号位)求反,末位加1。3.3定点数的运算定点数的运算3.3.1定点数的加减法运算3.3定点数的运算定点数的运算3.3.1定点数的加减法运算 为保证计算的正确性,
5、必须对溢出进行检测。方法是采用双符号位,在补码的符号位之前加一位符号位与符号位同值,这称为“变形补码”。采用变形补码后,任何正数,两个符号位都是0;任何负数,两个符号位都是1。两个数相加后,若其结果的符号位出现01或10两种组合时,表示发生溢出,而最高符号位永远表示结果的正确符号。两个正数相加,结果大于机器所能表示的最大正数,称为上溢。两个负数相加,结果小于机器所能表示的最小负数,称为下溢。3.3定点数的运算定点数的运算3.3.2定点乘法运算原码一位乘法的规则为:设被乘数A和乘数B的原码表示为oA原=Xs.X1X2Xn oB原=Ys.Y1Y2Yno两数乘积的符号位用Zs表示,其正负由被乘数A和
6、乘数B的符号位Xs和Ys确定,且有Zs=Xs Ys。数值部分由两数绝对值,按上述步骤相乘而得。归纳为o当Yi=1时,得位积|X|,作Zn-i+|X|并右移一位得Zn-i+1。o当Yi=0时,得位积0,作Zn-i+0,并右移一位得Zn-i+1。o其中i表示重复的次数,由数的位数n决定,需要进行数次这样的操作。原码乘法器的逻辑电路图如下页所示。原码乘法器的逻辑电路图3.3定点数的运算定点数的运算3.3.2定点乘法运算3.3定点数的运算定点数的运算3.3.2定点乘法运算硬件乘法器逻辑电路图3.3定点数的运算定点数的运算3.3.3定点除法运算设:被除数 X原=Xs.X1X2Xn;除数 Y原=Ys.Y1
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