計算機(jī)組成原理第六章運(yùn)算方法

1、第第章章 計算機(jī)的運(yùn)算方法計算機(jī)的運(yùn)算方法6.1 無符號數(shù)和有符號數(shù)無符號數(shù)和有符號數(shù)6.3 定點(diǎn)運(yùn)算定點(diǎn)運(yùn)算6.2 數(shù)的定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示數(shù)的定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示6.4 浮點(diǎn)四則運(yùn)算浮點(diǎn)四則運(yùn)算6.5 算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元 一、無符號數(shù)的表示一、無符號數(shù)的表示寄存器的位數(shù)字長寄存器的位數(shù)字長反映無符號數(shù)的表示范圍反映無符號數(shù)的表示范圍 8 位位 0 25516 位位 0 655352551 1 1 1 1 1 1 110 0 0 0 0 0 0 11 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 06.1 無符號數(shù)和有符號

2、數(shù)無符號數(shù)和有符號數(shù)帶符號的數(shù)帶符號的數(shù) 符號數(shù)字化的數(shù)符號數(shù)字化的數(shù)+ 0.10110 1011小數(shù)點(diǎn)的位置小數(shù)點(diǎn)的位置+ 11000 1100小數(shù)點(diǎn)的位置小數(shù)點(diǎn)的位置 11001 1100小數(shù)點(diǎn)的位置小數(shù)點(diǎn)的位置 0.10111 1011小數(shù)點(diǎn)的位置小數(shù)點(diǎn)的位置真值真值 機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)機(jī)器數(shù)與與真值真值二、有符號數(shù)二、有符號數(shù) 對于對于正數(shù)正數(shù)，符號位為符號位為 0，其其 數(shù)值為真值。數(shù)值為真值。 對于對于負(fù)數(shù)負(fù)數(shù) ，符號位為，符號位為 1，其其數(shù)值為真值。數(shù)值為真值。 最高位最高位為為符號位符號位，書寫上用，書寫上用“,”（整數(shù)）（整數(shù)）或或“.”（小數(shù)）將數(shù)值部分和符號位隔開（小數(shù)

3、）將數(shù)值部分和符號位隔開1. 原碼表示法原碼表示法整數(shù)表示法整數(shù)表示法x = +1110 x原原 = 0 , 1110 x原原 = 1 , 1110 x = 1110用用 逗號逗號 將符號位將符號位和數(shù)值部分隔開和數(shù)值部分隔開x = + 0.1101x原原 = 0 . 1101 x = 0.1101x原原 = 1 . 1101 用用 小數(shù)點(diǎn)小數(shù)點(diǎn) 將符號將符號位和數(shù)值部分隔開位和數(shù)值部分隔開小數(shù)表示法小數(shù)表示法原碼表示法數(shù)學(xué)定義原碼表示法數(shù)學(xué)定義帶符號的絕對值表示帶符號的絕對值表示整數(shù)整數(shù)x 為真值為真值n 為整數(shù)的位數(shù)為整數(shù)的位數(shù)如如x = +1110 x原原 = 0 , 1110 x原原

4、= 24 + 1110 = 1 , 1110 x = 1110 x原原 = 0，x 2n x 02n x 0 x 2n用用 逗號逗號 將符號位將符號位和數(shù)值部分隔開和數(shù)值部分隔開小數(shù)小數(shù)x 為真值為真值如如x = + 0.1101x原原 = 0 . 1101 x = 0.1101x原原 = 1 ( 0.1101) = 1 . 1101 x 1 x 0 x原原 = 1 x 0 x 1用用 小數(shù)點(diǎn)小數(shù)點(diǎn) 將符號將符號位和數(shù)值部分隔開位和數(shù)值部分隔開 原碼的特點(diǎn)：原碼的特點(diǎn)：簡單、直觀簡單、直觀但是用原碼作加法時，會出現(xiàn)如下問題：但是用原碼作加法時，會出現(xiàn)如下問題：能否能否 只作加法只作加法 ? 找

5、到一個與負(fù)數(shù)等價的正數(shù)找到一個與負(fù)數(shù)等價的正數(shù) 來代替這個負(fù)數(shù)來代替這個負(fù)數(shù)就可使就可使 減減 加加加法加法 正正 正正加加加法加法 正正 負(fù)負(fù)加法加法 負(fù)負(fù) 正正加法加法 負(fù)負(fù) 負(fù)負(fù)減減減減加加 要求要求 數(shù)數(shù)1 數(shù)數(shù)2 實(shí)際操作實(shí)際操作 結(jié)果符號結(jié)果符號正正可正可負(fù)可正可負(fù)可正可負(fù)可正可負(fù)負(fù)負(fù) 對于對于正數(shù)，符號位為正數(shù)，符號位為 0，其其 數(shù)值為真值。數(shù)值為真值。 對于對于負(fù)數(shù)負(fù)數(shù) ，符號位為，符號位為 1，其其數(shù)值為真值數(shù)值為真值取反末位加取反末位加1。 最高位最高位為為符號位符號位，書寫上用，書寫上用“,”（整數(shù)）（整數(shù)）或或“.”（小數(shù)）將數(shù)值部分和符號位隔開（小數(shù)）將數(shù)值部分和符

6、號位隔開2. 補(bǔ)碼表示法補(bǔ)碼表示法整數(shù)表示整數(shù)表示x = +1110 x = 1110小數(shù)表示小數(shù)表示x = + 0.1101x = 0.1101（1）當(dāng)補(bǔ)碼符號位為）當(dāng)補(bǔ)碼符號位為1時時，對應(yīng)的真值符號，對應(yīng)的真值符號位為位為負(fù)負(fù)，數(shù)值位由補(bǔ)碼數(shù)值位，數(shù)值位由補(bǔ)碼數(shù)值位取反加取反加1得到。得到。 (2) 當(dāng)補(bǔ)碼符號位為當(dāng)補(bǔ)碼符號位為0時時，對應(yīng)真值符號位，對應(yīng)真值符號位為為正正，數(shù)值位為補(bǔ)碼的數(shù)值位，數(shù)值位為補(bǔ)碼的數(shù)值位本身本身。根據(jù)補(bǔ)碼求真值根據(jù)補(bǔ)碼求真值練習(xí)練習(xí)已知已知 x補(bǔ)補(bǔ) = 1,1110 ；求；求 x 已知已知 x補(bǔ)補(bǔ) = 0,1110 ；求；求 x 整數(shù)整數(shù)x 為真值為真值n

7、為整數(shù)的位數(shù)為整數(shù)的位數(shù)x補(bǔ)補(bǔ) = 0，x 2n x 02n+1 + x 0 x 2n（mod 2n+1）如如x = +1110 x = 1110 補(bǔ)補(bǔ) 碼表示法公式法碼表示法公式法x = 0000小數(shù)小數(shù)x 為真值為真值x = + 0.1101x補(bǔ)補(bǔ) = x 1 x 02 + x 0 x 1（mod 2）例例x = 0.1101x = 0.0000解：解：x = + 0.0001解：由定義得解：由定義得x = x補(bǔ)補(bǔ) 2 = (10.0000- 1.0001 )x原原 = 1.1111例例 6.6 已知已知 x補(bǔ)補(bǔ) = 1.0001求求 xx補(bǔ)補(bǔ) x原原 ？由定義得由定義得例例 6.5 已知

8、已知 x補(bǔ)補(bǔ) = 0.0001求求 x x = 0.1111 例例 6.7解：解：x = x補(bǔ)補(bǔ) 24+1 = 1,1110 100000 x原原 = 1,0010當(dāng)真值為當(dāng)真值為 負(fù)負(fù) 時，時，原碼原碼 可用可用 補(bǔ)碼除符號位外補(bǔ)碼除符號位外每位取反，末位加每位取反，末位加 1得到得到x補(bǔ)補(bǔ) x原原 ？ x = 0010= 0010求求 x已知已知 x補(bǔ)補(bǔ) = 1,1110由定義得由定義得真值真值練習(xí)練習(xí)求下列真值的補(bǔ)碼求下列真值的補(bǔ)碼小數(shù)補(bǔ)碼定義小數(shù)補(bǔ)碼定義x補(bǔ)補(bǔ) x原原x = 0.0000 x = 0.0000 x = 1.0000 x = - 10000 x補(bǔ)補(bǔ) = x 1 x 02+

9、 x 0 x 1（mod 2）x = 0000 x = 0000 對于對于正數(shù)正數(shù)，符號位為符號位為 0，其其 數(shù)值為真值。數(shù)值為真值。 對于對于負(fù)數(shù)負(fù)數(shù) ，符號位為，符號位為 1，其其數(shù)值為真值數(shù)值為真值取反。取反。 最高位最高位為為符號位符號位，書寫上用，書寫上用“,”（整數(shù)）（整數(shù)）或或“.”（小數(shù)）將數(shù)值部分和符號位隔開（小數(shù)）將數(shù)值部分和符號位隔開3. 反碼表示法反碼表示法 練習(xí)練習(xí)5 已知已知 x = - 1110， 求求 x反反 x = 1110，求求 x反反 x = -0.1101， 求求 x反反 x = 0.1101，求求 x反反 x = - 0000， 求求 x反反 x =

10、 0000， 求求 x反反 （1）當(dāng)反碼符號位為）當(dāng)反碼符號位為1時時，對應(yīng)的真值符號，對應(yīng)的真值符號位為位為負(fù)負(fù)，數(shù)值位由反碼數(shù)值位取反得到。，數(shù)值位由反碼數(shù)值位取反得到。 (2) 當(dāng)反碼符號位為當(dāng)反碼符號位為0時時，對應(yīng)真值符號位，對應(yīng)真值符號位為為正正，數(shù)值位為反碼的數(shù)值位，數(shù)值位為反碼的數(shù)值位本身本身。根據(jù)反碼求真值根據(jù)反碼求真值三種機(jī)器數(shù)的小結(jié)三種機(jī)器數(shù)的小結(jié) 對于對于正數(shù)正數(shù)，原碼原碼 = 補(bǔ)碼補(bǔ)碼 = 反碼反碼 對于對于負(fù)數(shù)負(fù)數(shù) ，符號位為，符號位為 1，其其 數(shù)值部分?jǐn)?shù)值部分原碼數(shù)值位每位取反末位加原碼數(shù)值位每位取反末位加 1 補(bǔ)碼數(shù)值補(bǔ)碼數(shù)值原碼數(shù)值位每位取反原碼數(shù)值位每位取

11、反 反碼數(shù)值反碼數(shù)值 最高位最高位為為符號位符號位，書寫上用，書寫上用“,”（整數(shù)）（整數(shù)）或或“.”（小數(shù)）將數(shù)值部分和符號位隔開（小數(shù)）將數(shù)值部分和符號位隔開 例例6.11 000000000000000100000010011111111000000010000001111111011111111011111111128129-0-1-128-127-127-126二進(jìn)制代碼二進(jìn)制代碼 無符號數(shù)無符號數(shù)對應(yīng)的真值對應(yīng)的真值原碼對應(yīng)原碼對應(yīng) 的真值的真值補(bǔ)碼對應(yīng)補(bǔ)碼對應(yīng) 的真值的真值反碼對應(yīng)反碼對應(yīng) 的真值的真值012127253254255-125-126-127-3-2-1-2-1-0

12、+0+1+2+127+0+1+2+127+0+1+2+127+0 設(shè)機(jī)器數(shù)字長為設(shè)機(jī)器數(shù)字長為 8 位（其中位為符號位）位（其中位為符號位）對于整數(shù)，當(dāng)其分別代表無符號數(shù)、原碼、補(bǔ)碼和對于整數(shù)，當(dāng)其分別代表無符號數(shù)、原碼、補(bǔ)碼和反碼時，對應(yīng)的真值范圍各為多少？反碼時，對應(yīng)的真值范圍各為多少？ 補(bǔ)碼求相反數(shù)法則補(bǔ)碼求相反數(shù)法則 根據(jù)根據(jù)補(bǔ)碼補(bǔ)碼求求對應(yīng)相反數(shù)對應(yīng)相反數(shù)的補(bǔ)碼：將符號位和數(shù)值的補(bǔ)碼：將符號位和數(shù)值位一起，取反加位一起，取反加1（適用于正數(shù)，也適用于負(fù)數(shù)適用于正數(shù)，也適用于負(fù)數(shù)）。）。 例例1：已知：已知 x補(bǔ)補(bǔ) = 0,1110 ，求，求-x補(bǔ)補(bǔ) 例例2：已知：已知 x補(bǔ)補(bǔ) = 1

13、,1110 ，求，求-x補(bǔ)補(bǔ)4. 移碼表示法移碼表示法補(bǔ)碼表示很難直接判斷其真值大小補(bǔ)碼表示很難直接判斷其真值大小如如 十進(jìn)制十進(jìn)制x = +21x = 21x = +31x = 31x + 25+10101 + 100000+11111 + 10000010101 + 10000011111 + 100000大大大大錯錯錯錯大大大大正確正確正確正確0,101011,010110,111111,00001+10101 10101+11111 11111= 110101= 001011= 111111= 000001二進(jìn)制二進(jìn)制補(bǔ)碼補(bǔ)碼(1) 移碼定義（只對整數(shù)定義）移碼定義（只對整數(shù)定義）x

14、為真值，為真值，n 為為 整數(shù)的位數(shù)整數(shù)的位數(shù)移碼在數(shù)軸上的表示移碼在數(shù)軸上的表示x移碼移碼2n+112n2n 12n00真值真值如如x = 10100 x移移 = 25 + 10100用用 逗號逗號 將符號位將符號位和數(shù)值部分隔開和數(shù)值部分隔開x = 10100 x移移 = 25 10100 x移移 = 2n + x（2nx 2n）= 1,10100= 0,01100(2) 移碼和補(bǔ)碼的比較移碼和補(bǔ)碼的比較設(shè)設(shè) x = +1100100 x移移 = 27 + 1100100 x補(bǔ)補(bǔ) = 0,1100100設(shè)設(shè) x = 1100100 x移移 = 27 1100100 x補(bǔ)補(bǔ) = 1,0011

15、100補(bǔ)碼與移碼只差一個符號位補(bǔ)碼與移碼只差一個符號位= 1,1100100= 0,00111001001- 1 0 0 0 0 0- 1 1 1 1 1- 1 1 1 1 0- 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0+ 0 0 0 0 1+ 0 0 0 1 0+ 1 1 1 1 0+ 1 1 1 1 1真值真值 x ( n = 5 )x補(bǔ)補(bǔ)x移移(3) 真值、補(bǔ)碼和移碼的對照表真值、補(bǔ)碼和移碼的對照表0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 00 0 0 0 0 10 1 1 1 1 11 0 0 0 0 01 0 0 0 0 11 0 0 0 1 01 1 1 1 1 01 1 1 1 1

16、 10 1 1 1 1 10 1 1 1 1 00 0 0 0 1 00 0 0 0 0 10 0 0 0 0 01 1 1 1 1 11 0 0 0 1 01 0 0 0 0 11 0 0 0 0 0- 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0+ 1 1 1 1 10 0 0 0 0 01 1 1 1 1 10 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 當(dāng)當(dāng) x = 0 時時 +0移移 = 25 + 0 當(dāng)當(dāng) n = 5 時時可見，可見，最小真值的移碼為全最小真值的移碼為全 0(4) 移碼的特點(diǎn)移碼的特點(diǎn)用用移碼移碼表示表示浮點(diǎn)數(shù)的階碼浮點(diǎn)數(shù)的階碼能方便地判斷浮點(diǎn)數(shù)的階碼大小能方便地判斷浮

17、點(diǎn)數(shù)的階碼大小= 1,00000= 1,00000= 000000 0移移 = 25 0 +0移移 = 0移移 100000移移= 25 100000最小的真值為最小的真值為 25= 1000006.2 數(shù)的定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示數(shù)的定點(diǎn)表示和浮點(diǎn)表示小數(shù)點(diǎn)按約定方式標(biāo)出小數(shù)點(diǎn)按約定方式標(biāo)出一、定點(diǎn)表示一、定點(diǎn)表示Sf S1S2 Sn數(shù)符數(shù)符數(shù)值部分?jǐn)?shù)值部分小數(shù)點(diǎn)位置小數(shù)點(diǎn)位置Sf S1S2 Sn數(shù)符數(shù)符數(shù)值部分?jǐn)?shù)值部分小數(shù)點(diǎn)位置小數(shù)點(diǎn)位置或或定點(diǎn)機(jī)定點(diǎn)機(jī)小數(shù)定點(diǎn)機(jī)小數(shù)定點(diǎn)機(jī)整數(shù)定點(diǎn)機(jī)整數(shù)定點(diǎn)機(jī)原碼原碼補(bǔ)碼補(bǔ)碼反碼反碼(1 2-n) +(1 2-n)(2n 1) +( 2n 1) 1 +(1 2-

18、n) 2n +( 2n 1)(1 2-n) +(1 2-n)(2n 1) +( 2n 1) 注意問題：注意問題： 數(shù)值位為數(shù)值位為n位的補(bǔ)碼表示范圍：位的補(bǔ)碼表示范圍： -2n , -(2n-1 ) 2n-1 (整數(shù)) -1, -(1 -2-n) （1 -2-n） (小數(shù)) 數(shù)值位為數(shù)值位為n位的原碼和反碼表示范圍：位的原碼和反碼表示范圍： -(2n-1) 2n-1 (整數(shù)) - (1 -2-n) (1 -2-n) (小數(shù)) 補(bǔ)碼由于補(bǔ)碼由于+0和和-0一樣，多出的一個數(shù)用來表示一樣，多出的一個數(shù)用來表示-2n和和-1 假設(shè)n=4 1,0000表示-10000 1.0000表示-1 將一個數(shù)字

19、表示成將一個數(shù)字表示成 a10的的n次冪的形式，次冪的形式，其中其中1|a| 最大階碼最大階碼下溢下溢 階碼階碼 1）時，需）時，需 右規(guī)右規(guī)即尾數(shù)出現(xiàn)即尾數(shù)出現(xiàn) 01. 或或 10. 時時尾數(shù)右移一位，階碼加尾數(shù)右移一位，階碼加 1例例 x+y補(bǔ)補(bǔ) = 00, 011; 01. 10010左規(guī)后左規(guī)后 x+y補(bǔ)補(bǔ) = 00, 100;00. 11001 x + y = 0.110012100 4. 舍入舍入在在 對階對階 和和 右規(guī)右規(guī) 過程中，可能出現(xiàn)過程中，可能出現(xiàn) 尾數(shù)末位丟失尾數(shù)末位丟失引起誤差，需考慮舍入引起誤差，需考慮舍入(1) 0 舍舍 1 入法入法 (2) 恒置恒置 “1”

20、法法例例 6.28x = ( )2-5 y = () 2-4 5878求求 x y（除階符、數(shù)符外，階碼取除階符、數(shù)符外，階碼取 3 位，尾數(shù)取位，尾數(shù)取 6 位）位）解：解：x補(bǔ)補(bǔ) = 11, 011; 11. 011000y補(bǔ)補(bǔ) = 11, 100; 00. 111000 對階對階j補(bǔ)補(bǔ) = jx補(bǔ)補(bǔ) jy補(bǔ)補(bǔ) = 11, 011 00, 100 11, 111階差為階差為 1 Sx 1, jx+ 1 x補(bǔ)補(bǔ) = 11, 100; 11. 101100 x = ( 0.101000)2-101y = ( 0.111000)2-100+ 尾數(shù)求和尾數(shù)求和Sx補(bǔ)補(bǔ) = 11. 101100Sy

21、補(bǔ)補(bǔ) = 11. 001000+110. 110100 右規(guī)右規(guī)x y補(bǔ)補(bǔ) = 11, 100; 10. 110100 x y補(bǔ)補(bǔ) = 11, 101; 11. 011010右規(guī)后右規(guī)后 x y = (0.100110)2-11= ( )2-319325. 溢出判斷溢出判斷 設(shè)機(jī)器數(shù)為補(bǔ)碼，尾數(shù)為設(shè)機(jī)器數(shù)為補(bǔ)碼，尾數(shù)為 規(guī)格化形式規(guī)格化形式，并假并假設(shè)設(shè)階符取階符取 2 位位，階碼的數(shù)值部分，階碼的數(shù)值部分取取 7 位位，數(shù)符取數(shù)符取 2 位位，尾數(shù)，尾數(shù)取取 n 位位，則該，則該 補(bǔ)碼補(bǔ)碼 在數(shù)軸上的表示為在數(shù)軸上的表示為上溢上溢下溢下溢上溢上溢 對應(yīng)對應(yīng)負(fù)浮點(diǎn)數(shù)負(fù)浮點(diǎn)數(shù) 對應(yīng)對應(yīng)正浮點(diǎn)數(shù)正

22、浮點(diǎn)數(shù)00,1111111;11.00 0 00,1111111;00.11 111,0000000;11.011 111,0000000;00.100 02127(1) 2-128(2-1+ 2-n)2-1282-12127(12-n)最小負(fù)數(shù)最小負(fù)數(shù)最大負(fù)數(shù)最大負(fù)數(shù)最小正數(shù)最小正數(shù)最大正數(shù)最大正數(shù)0階碼階碼01, 階碼階碼01, 階碼階碼 10, 按機(jī)器零處理按機(jī)器零處理 設(shè)機(jī)器數(shù)為補(bǔ)碼，尾數(shù)為設(shè)機(jī)器數(shù)為補(bǔ)碼，尾數(shù)為 規(guī)格化形式規(guī)格化形式，并假并假設(shè)階符取設(shè)階符取 2 位，階碼的數(shù)值部分取位，階碼的數(shù)值部分取 7 位，數(shù)符取位，數(shù)符取 2 位，尾數(shù)取位，尾數(shù)取 n 位，則該位，則該 補(bǔ)碼補(bǔ)

23、碼 在數(shù)軸上的表示為在數(shù)軸上的表示為 階碼階碼 10, 下溢，按機(jī)器零處理下溢，按機(jī)器零處理階碼階碼 01, 上溢，無窮大上溢，無窮大Int x=-1;Printf(“ x =%u=%dn”, x, x);Unsigned int m=2147483648Printf(“ m=%u=%dn”, m, m); X=4294967295=-1m=2147483648=-2147483648例例6.31 設(shè)機(jī)器字長設(shè)機(jī)器字長16位，階碼位，階碼5位（含位（含1位階符），位階符），基值為基值為2，尾數(shù)，尾數(shù)11位（含位（含1位數(shù)符）。對于兩個階位數(shù)符）。對于兩個階碼相等的數(shù)按補(bǔ)碼浮點(diǎn)加法完成后，由于規(guī)

24、格化碼相等的數(shù)按補(bǔ)碼浮點(diǎn)加法完成后，由于規(guī)格化操作可能出現(xiàn)的最大誤差的絕對值是多少？操作可能出現(xiàn)的最大誤差的絕對值是多少？一、一、ALU 電路電路組合邏輯電路組合邏輯電路 Ki 不同取值不同取值 Fi 不同不同ALUAiBiFiKi6.5 算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元 ALU機(jī)器字長機(jī)器字長16位，用位，用4片片4位的位片結(jié)構(gòu)的位的位片結(jié)構(gòu)的Am2901組成組成，可支持，可支持5種邏輯運(yùn)算和種邏輯運(yùn)算和3種算種算術(shù)運(yùn)算。術(shù)運(yùn)算。80二選一二選一 B 16個個 A 通用寄存器通用寄存器三選一三選一二選一二選一三選一三選一三選一三選一 A L U S RB鎖存器鎖存器A鎖存器鎖存器乘商寄存器乘商寄存器

25、QCn/OEQ3Q0RAM0RAM3F輸出輸出YF3F=0000OVRCn+4輸入輸入DA口地址口地址B口地址口地址Am2901內(nèi)部組成與功能內(nèi)部組成與功能組成組成算邏運(yùn)算算邏運(yùn)算 部件部件1 6 個個 累加器累加器乘商寄存器乘商寄存器 Q5組多路選擇門組多路選擇門功能功能8 種種 運(yùn)算功能運(yùn)算功能8 種種 數(shù)據(jù)組合數(shù)據(jù)組合8 種種 結(jié)果處理結(jié)果處理81 A L U S RCnFF3F=0000OVRCn+4輸出為輸出為 F兩路輸入為兩路輸入為 S、R最低位進(jìn)位最低位進(jìn)位Cn， 4 個狀態(tài)輸出信號個狀態(tài)輸出信號符號位符號位結(jié)果為零結(jié)果為零結(jié)果溢出結(jié)果溢出進(jìn)位輸出進(jìn)位輸出R+SS RR SRSR

26、SR SR SR S8種運(yùn)算功能種運(yùn)算功能0000010100111001011101113位功能選擇碼位功能選擇碼82 B 16個個 A 通用寄存器通用寄存器三選一三選一二選一二選一 A L U S RB鎖存器鎖存器A鎖存器鎖存器Q寄存器寄存器CnFF3F=0000OVRCn+4輸入輸入DA口地址口地址B口地址口地址8種數(shù)據(jù)組合種數(shù)據(jù)組合(R,S) AQ AB 0Q 0B 0A DA DQ D0 3位數(shù)據(jù)選擇碼位數(shù)據(jù)選擇碼000 001 010 011 100 101 110 111ALU的的 R、S輸入輸入端的數(shù)據(jù)來源，端的數(shù)據(jù)來源，包括：包括：Q寄存器、寄存器、 A口、口、 B口數(shù)據(jù)、口

27、數(shù)據(jù)、 外部輸入外部輸入D數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)共共 8 種不同組合。種不同組合。83 B 16個個 A 通用寄存器通用寄存器B鎖存器鎖存器A鎖存器鎖存器A口地址口地址B口地址口地址二選一二選一三選一三選一二選一二選一三選一三選一三選一三選一Q3Q0RAM0RAM3 A L U S RCnFF3F=0000OVRCn+4數(shù)據(jù)組合選擇數(shù)據(jù)組合選擇 I2 I1 I0運(yùn)算功能選擇運(yùn)算功能選擇 I5 I4 I3運(yùn)算結(jié)果處理運(yùn)算結(jié)果處理 I8 I7 I6Q寄存器寄存器輸入輸入D/OE輸出輸出Y84Y15Y0D15D0RAM15Q15RAM0Q0CPOECinCyF=0OverF15運(yùn)運(yùn) 算算 器器 部部 件件A3A0

28、B3B0I8I6 I5I3 I2I0SW1 Micro swichSW2 Micro swichSW3 Micro swichT3-T0 REQ/MIO/WEI2-I0I8-I7 I6-I3 B PORTA PORTSST SSH SCI（6位）位）DC2 DC1表表1 微控制開關(guān)微控制開關(guān) 與控制信號對應(yīng)關(guān)系表與控制信號對應(yīng)關(guān)系表I8 I7 I6REGQY000F-QF001F010F-BA011F-BF100F/2-BQ/2-QF101F/2-BF1102F-B2Q-QF1112F-BFI5 I4 I3000R + S001S - R010R - S011RS100RS101/RS110

29、R S111/RS 表表2 數(shù)據(jù)選擇開關(guān)數(shù)據(jù)選擇開關(guān)I2I1I0RS000AQ001AB0100Q0110B1000A101DA110DQ111D0SSTCZVS000CZVS001CYF=0OVRF15010內(nèi)部總線內(nèi)部總線0110ZVS1001ZVS101RAM0ZVS110RAM15ZVS111Q0ZVS表表3 狀態(tài)標(biāo)志位結(jié)果狀態(tài)標(biāo)志位結(jié)果SSH SCI 進(jìn)位進(jìn)位/移位移位000Cin =0001Cin=1010Cin=C100邏輯移位邏輯移位101循環(huán)移位循環(huán)移位表表4 運(yùn)算器進(jìn)位輸入、移位輸入運(yùn)算器進(jìn)位輸入、移位輸入二、快速進(jìn)位鏈二、快速進(jìn)位鏈1. 并行加法器并行加法器= Ai Bi

30、 + (Ai+Bi)Ci-1di = Ai Bi 本地進(jìn)位本地進(jìn)位ti = Ai + Bi 傳送條件傳送條件則則 Ci = di + tiCi-1 Si = Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1Ci = Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1FAn FAn-1FA1FA0 FAn-2CnSnCn-1Sn-1Cn-2Sn-2C1S1C0S0C-1A0B0A1B1An-2Bn-2An-1Bn-1AnBn2. 串行進(jìn)位鏈串行進(jìn)位鏈進(jìn)位鏈進(jìn)位鏈傳送進(jìn)位的電路傳送進(jìn)位的電路串行進(jìn)位鏈串行進(jìn)位鏈加法器中的進(jìn)位

31、信號采用串行傳送加法器中的進(jìn)位信號采用串行傳送以以 4 位全加器為例，每一位的進(jìn)位表達(dá)式為位全加器為例，每一位的進(jìn)位表達(dá)式為C0 = d0 + t0C-1 C1 = d1 + t1C0C2 = d2 + t2C1C3 = d3 + t3C2= d0 t0C-1 4 位位 全加器產(chǎn)生進(jìn)位的全部時間為全加器產(chǎn)生進(jìn)位的全部時間為 8tyn 位全加器產(chǎn)生進(jìn)位的全部時間為位全加器產(chǎn)生進(jìn)位的全部時間為 2nty&C3t3t2t1t0C2C1C0C-1d3d2d1d0設(shè)設(shè)與非門與非門的級延遲時間為的級延遲時間為ty3. 并行進(jìn)位鏈并行進(jìn)位鏈n 位加法器的進(jìn)位同時產(chǎn)生位加法器的進(jìn)位同時產(chǎn)生以以 4 位加法器為例位加法器為例C0 = d0 + t0C-1 C1 = d1 + t1C0 C2 = d2 + t