运算器、算术逻辑单元、累加器、状态寄存器、通用寄存器

算术逻辑单元

运算器当中最重要的部分就是算术逻辑单元

算术运算:加减乘除

逻辑运算:与或非异或

辅助功能:移位、求补

算术逻辑单元

接受一个输入信号,在接收一个控制信号,根据控制信号所给的控制信息对输入信号进行操作,产生输出信号。

算术逻辑单元

算术逻辑单元

数字电路基础知识补充

逻辑符号

与或非

算术逻辑单元

算术逻辑单元

与门的天然逻辑:“屏蔽”(当a是0的时候,不论b是什么都输出0)

复合逻辑

半导体电路实现起来方便。

算术逻辑单元

与门的天然逻辑“屏蔽”

异或的天然逻辑“加法”“奇偶“

算术逻辑单元

算术逻辑单元

同或(了解即可)

算术逻辑单元

加法器

组合逻辑电路设计-一位全加器

与+异或(半加器)

算术逻辑单元

还需要一个进位器

算术逻辑单元

算术逻辑单元

\[C_i = G_i+P_iC_{i-1} \]

串行加法器

只有一个全加器,数据逐位串行输入到加法器中进行计算

算术逻辑单元

如果操作数长n位,加法就要分n次进行,每次产生一位和,并且串行逐位地送回寄存器。

并行加法器

算术逻辑单元

串行进位的并行加法器:把n个全加器串接起来,就可进行两位数的相加。

串行进位又称为行波进位,每一级进位直接依赖于前一级的进位,即进位信号是逐级形成的。

这样进位是比较麻烦的,要从下一级获得进位,需要等待

改进

算术逻辑单元

\[C_i=G_i+P_iC_{i-1} \]

\[G_i=A_iB_i,P_i=A_i⊕B_i \]

\[C_1=G_1+P_1C_0 \]

\[由上面的式子的,C_2=G_2+P_2C_1=G_2+P_2G_1+P_2p_1C_0 \]

并进进位的并行加法器:各级进位信号同时形成,又称为先行进位、同时进位。

算术逻辑单元

单极先行进位方式,又称为组内并行、组间串行进位方式。

算术逻辑单元

多级先行进位方式,又称为组内并行、组间并行进位方式

算术逻辑单元

ALU芯片的组织

算术逻辑单元

串行

算术逻辑单元

并行

算术逻辑单元

知识回顾

算术逻辑单元

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