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第二章 运算器和运算方法 本章需解决的关键问题: 本章需解决的关键问题: 如何以加法器为基础, 如何以加法器为基础,实现各种 运算处理. 运算处理. 解决思路: 解决思路: 复杂运算 四则运算 加法运算 解决方法: 解决方法: 在加法器的基础上, 在加法器的基础上,增加移位传送 功能,并选择输入控制条件. 功能,并选择输入控制条件. 第一节 算术逻辑运算部件 2.1.1 加法单元 1. 加法单元的输入和输出 (本位进位) 本位进位) Ci (本位和) 本位和) ∑i 一个输入为1时 一个输入为 时, 1,Ci为 ∑i为1,Ci为0 ; 两个输入为1时 两个输入为 时, ∑i为0,Ci为1 , 为 ; 三个输入为1时 三个输入为 时, , 为 Ci-1 ∑i为1,Ci为1 . 加法单元 i Ai Bi 低位进位) (本位操作数) (低位进位) 本位操作数) 2. 全加器 (1)逻辑一 ) ∑i = (Ai + Bi) + Ci-1 Ci = AiBi + (Ai + Bi)Ci-1 Ci ∑i Ai Bi Ci-1 (2)逻辑二 ) ∑i = (Ai + Bi) + Ci-1 Ci = Ai + Bi + (Ai + Bi)Ci-1 Ci ∑i Ai Bi Ai Bi Ci-1 2.1.2 并行加法器与进位链逻辑 1.并行加法器 并行加法器 (1)特点:各位同时相加. )特点:各位同时相加. 位数相加. 例. 8位数相加. 位数相加 1 0 ∑8 A8 B8 1 0 1 0 ∑7 A7 B7 1 0 1 1 0 ∑2 A2 B2 1 0 1 0 ∑1 A1 B1 1 0 1 C0 (2)影响速度的主要因素 ) 存在着进位信号的传递. 存在着进位信号的传递. 2. 并行加法器的进位链 (1)进位链的基本逻辑关系 ) Ci = AiBi + (Ai + Bi)Ci-1 = AiBi + (Ai + Bi)Ci-1 或 Ci = AiBi + (Ai + Bi)Ci-1 令 Gi = AiBi 所以 Ci = Gi + Pi Ci-1 本地进位, 本地进位,绝对进位 进位产生函数 Pi = Ai + Bi = Ai + Bi = Ai + Bi 进位传递函数 进位条件) (进位条件) 条件进位, 条件进位,传递进位 (2)串行进位 ) 特点:进位信号逐位形成. 特点:进位信号逐位形成. 设n位加法器 位加法器 1)逻辑式 ) C1 = G1 + P1C0 C2 = G2 + P2C1 Cn = Gn + PnCn-1 2)结构举例 ) Gi Pi C2 G2 P2 C1 G1 P1 C0 Ai Bi Ai Bi 学习要求: 学习要求: 能写出任一进位的串, 分组逻辑式. 能写出任一进位的串,并,分组逻辑式. 已知操作数A 初始进位C 例. 已知操作数 i,Bi,初始进位 0.试 写出C 的逻辑式. 写出 6的逻辑式. 串行进位: 串行进位:C6 = G6+P6C5 并行进位: 并行进位:C6 = G6+P6G5+P6P5G4+…. +P6P5…P1C0 分级同时进位: 分级同时进位:C6 = G6+P6G5+P6P5CI CI=GI+PIC0 GI=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1 PI=P4P3P2P1 Gi=AiBi Pi=Ai⊕Bi 2.1.3 ALU部件 部件 加法器 输入组合 选择器 控制 操作数 信号 操作数 输入组合 选择器

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