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1、 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
2、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
3、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
4、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
5、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 尾数按机器字长0舍1入 阶码判溢出 阶码符号判运算结果是否溢出 5 2 浮点乘除运算阶码加减 尾数乘除 尾数规格化 尾数舍入 阶码判溢出 Review 第六章计算机的运算方法
