考研二战日记-第18天——计算机组成原理:运算方法与运算器

时间:2024-04-06 22:28:30

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本文介绍定点运算和浮点运算及其运算器。定点运算中包括定点加法、减法;定点乘法;定点除法;定点运算器。浮点运算中包括浮点加法、减法;浮点乘法;浮点除法;浮点运算器。

定点数的加法、减法,实际上就是补码加法、减法。

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溢出判别方法

  1. 直接判别法
  2. 变形补码判别法(双符号位法)
  3. 进位判别法(单符号位法)

溢出判别方法——直接判别法

方法:

  • 同号补码相加,结果符号位与加数相反;
  • 异号补码相减,结果符号位与减数相同;

特点:硬件实现较复杂;

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溢出判别方法——变形补码判别法(双符号位法)

变形补码,也叫模4补码:采用双符号位表示补码

判别方法:

  • 双符号位 00:正数
  • 双符号位 01:上溢
  • 双符号位 10:下溢
  • 双符号位 11:负数

特点:硬件实现简单,只需对结果符号位进行异或

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回顾逻辑门符号

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全加运算的真值表如图所示:

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根据真值表推出两个输出的逻辑表达式

方法:将真值表中函数值等于1的变量组合选出来;对于每一个组合,凡取值为1的变量写成原变量,取值为0的变量写成反变量,各变量相乘后得到一个乘积项;最后,把各个组合对应的乘积项相加,进行化简后,就得到了相应的逻辑表达式。

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多位二进制数据加法/减法器逻辑图 如下所示:

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接下来说明,并行阵列乘法器的基本原理。下面以 5×5 位并行阵列乘法器为例,来说明。

首先来看看 5×5 位并行阵列乘法器电路,如下所示

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其中 FA 是前面 讲过的一位二进制全加器。FA 的斜线方向为进位输出,竖线方向为和输出,而所有 被加数项 的排列和前述 A×B = P 乘法过程中的被加数矩阵相同。图中用虚线围住的阵列中最后一行构成了一个行波进位加法器。

再通过 5×5 二进制例题讲解。

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例题:

例如,在一个 4位的对2求补器中,如果数为:1 0110。

那么,符号位 1 作为控制信号,进行对2求补操作,输入是 0110,输出将是 1010。

(注意,由此我们可以看出,对2求补电路 的功能是求二进制数的补码,但是输出时,只有数据位,不包含符号位。)

现在我们来讨论带符号的阵列乘法器。下图示出了(n+1)位 × (n+1)位带求补器的阵列乘法器逻辑方框图:

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-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------后半部分明天再复习