【考點(diǎn)六】 運(yùn)算器
1.運(yùn)算器的組成多功能算術(shù)/邏輯運(yùn)算單元(ALU):
(1)基本思想關(guān)于一位全加器(FA)的邏輯表達(dá)式為:Fi=AiBiCiCi+1=AiBi+BiCi+CiAi式中Fi是第i位的和數(shù),Ai、Bi是第i位的被加數(shù)和加數(shù),Ci是第i位的進(jìn)位輸入,Ci+1為第i位的進(jìn)位輸出。一位算術(shù)/邏輯運(yùn)算單元的邏輯表達(dá)式為:Fi=XiYiCn+iCn+i+1=XiYi+YiCn+i+Cn+iXi上式中,進(jìn)位下標(biāo)用n+i代替原來(lái)一位全加器中的i,i代表集成在一片電路上的ALU的二進(jìn)制位數(shù),對(duì)于四位一片的ALU,i=0,1,2,3。n代表若干片ALU組成更長(zhǎng)的運(yùn)算器時(shí)每片電路的進(jìn)位輸入。
(2)邏輯表達(dá)式ALU的某一位邏輯表達(dá)式如下:Yi=S3·Ai·Bi+S2·Ai·iXi=Ai+S0·Bi+S1·iFi=XiYiCn+iCn+i+1=Yi+Xi·Cn+i四位之間采用先行進(jìn)位方式。對(duì)一片ALU來(lái)說(shuō),可有三個(gè)進(jìn)位輸出。其中G稱(chēng)為進(jìn)位發(fā)生輸出,P稱(chēng)為進(jìn)位傳送輸出。在電路中,多加這兩個(gè)進(jìn)位輸出的目的是為了便于實(shí)現(xiàn)多片(組)ALU之間的先行進(jìn)位,為此,還需一個(gè)配合電路,它稱(chēng)為先行進(jìn)位發(fā)生器(CLA)。內(nèi)部總線(xiàn):根據(jù)總線(xiàn)所處位置,總線(xiàn)分為內(nèi)部總線(xiàn)和外部總線(xiàn)兩類(lèi)。內(nèi)部總線(xiàn)是指CPU內(nèi)各部件的連線(xiàn),而外部總線(xiàn)是指系統(tǒng)總線(xiàn),即CPU與存儲(chǔ)器、I/O系統(tǒng)之間的連線(xiàn)。按總線(xiàn)的邏輯結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),總線(xiàn)可分為單向傳送總線(xiàn)和雙向傳送總線(xiàn)。所謂單向總線(xiàn),就是信息只能向一個(gè)方向傳送。所謂雙向總線(xiàn),就是信息可以向兩個(gè)方向傳送。換句話(huà)說(shuō),總線(xiàn)既可以用來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù),也可以用來(lái)接收數(shù)據(jù)?偩(xiàn)的邏輯電路往往是三態(tài)的,即輸出電平有三種狀態(tài):邏輯“1”、邏輯“0”和“浮空”狀態(tài)
2.運(yùn)算器的基本結(jié)構(gòu)運(yùn)算器包括ALU、陣列乘除器件、寄存器、多路開(kāi)關(guān)或三態(tài)緩沖器、數(shù)據(jù)總線(xiàn)等邏輯部件,F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器大體有如下三種結(jié)構(gòu)形式。
、賳慰偩(xiàn)結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器;
、陔p總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器
、廴偩(xiàn)結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器。
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