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1、1,计算机结构与逻辑设计,第4章 算术逻辑运算电路,2,基本算术运算电路,本章开始，主要利用数字电路，设计计算机的组成结构和部分。 基本算术运算电路包括：加法、移位、比较 概念：半加器、全加器（加法的例子）,3,1位全加器,1位半加器,1位全加器,低位向本位的进位,本位和,本位向高位的进位,4,多位全加器,构成：把n位全加器串联起来，低位全加器的进位输出连接到相邻的高位全加器的进位输入。,0,特点：进位信号是由低位向高位逐级传递的，速度不高。,5,超前进位原理,目的：提高运算速度，维持2位运算的速度。 原理：见书上图4.5 特点：采用门电路的数量增加换取速度的提高。,6,移位算法,定点数：左移
2、 x2 右移 /2 浮点数：区分阶码和尾数。 实现的方法： 集成芯片 移位存储法,7,比较电路,实现AB，AB，A=B 的电路 单bit的比较。 多个bit的比较。,8,多bit的比较电路,9,多bit电路的级联,10,ALU的组织,ALU概念：算术逻辑单元。 包括算术和逻辑在内的单元， 包括加、减、乘、除，bit与、或、非等操作。 加法运算,11,加法运算的ALU结构,操作数寄存器，累加器 概念。 操作过程： 一些问题讨论: (1)溢出问题，(2) 浮点数加法对齐。,累加器,全加器 ADD,寄存器,1. 取操作数(被加数M)存入累加器A,来自存储器,到存储器,2. 取另一操作数(被加数N)与
3、M相加， 并存入累加器A,3. 将和数存入存储器,12,减法运算ALU结构,在加法器的基础上添加求补环节实现减法,累加器,全加器,寄存器,来自存储器,到存储器,求补电路,13,乘法运算ALU结构,1. 连加法实现乘法运算,累加器,全加器,寄存器Y,来自存储器,到存储器,递减计数器C,来自存储器,优点：简单，易实现 缺点：累加器位数较大,14,乘法运算ALU结构(2),2. 移位相加法实现乘法器 (1)部分积左移 (2)部分积之和右移 3. 复杂度和全加器容量(n还是2n)之均衡,15,乘法ALU应注意的问题,其他考虑 1. 符号运算 2. 补码运算的去符号处理 3. 全加器溢出问题 乘法器 乘法表,16,逻辑运算和中规模ALU,1. 按照位运算的逻辑运算： 与、或、非、同或、异或。 2. 中规模集成ALU模块 根据功能选择完成不同的加、减、乘等运算功能,17,中规模集成ALU模块,完成算术和逻辑运算功能,18,BCD加法,需要考虑结果的值偏移，需要加上0110。 1位BCD码运算,19,多位BCD算法,多位行波进位模式 BCD下10的补码运算 BCD码乘法运算，查表法,20,逻辑的海洋,
