计算机原理（对口招生）陶运道安徽化工学校
第三章运算方法和运算器本章讨论了定点数与浮点数的各种运算方法，溢出判断方法、移位操作和加法电路实现方法。
3.2定点运算器组成和结构3.3移位运算3.3运算器的基本结构做一做练一练内容提要3.2定点运算器组成和
结构定点运算器包括算术逻辑运算部件ALU、通用寄存器组、累加器、状态寄存器、多路开关、数据总路等。1．算术逻
辑运算单元ALUALU的主要功能是对二进制数据进行定点算术运算、逻辑运算和各种移位操作。算术逻辑运算单元A
LU如图所示，它有两个数据输入端A和B，一个数据输出端Y。输入输出数据的宽度与ALU处理的数据宽度相同。3．2．1算术逻辑运
算部件3.2定点运算器组成和结构ALUAB1．通用寄存器计算机运算器中通用寄存器，用来保存参加运算的操作数和
运算的结果。寄存器是计算机中存取速度最快的存储器件，而且数量极其有限。3．2．2通用寄存器3.2定点运算器组成
和结构1．状态寄存器作用在运算器中，都有一个记录运算结果状态的状态寄存器(或称标志寄存器、条件码寄存器)。2．状
态寄存器状态位状态寄存器一般设置4种标志状态位：（1）Z(零标志位)：当运算结果为零时，Z位置1：结果非零时，
Z位清零；3．2．3状态寄存器3.2定点运算器组成和结构（2）N(符号标志位)：当运算结果为负时，N位置1；结果为正时，
N位清零2．状态寄存器状态位（3）V(溢出标志位)：当运算结果有溢出发生时，V位置1；无溢出时，V位清零（4）C(进位或借位
标志位)：当作加法时，如果运算中最高有效位向前有进位，C位置1；否则C位清零。当作减法运算时，如果不够减，最高位向前有借位时，C位
置1；否则C位清零。3．2．3状态寄存器3.2定点运算器组成和结构CPU由各功能部件组成，通常把从一个功能部件
向另一个功能部件传送数据所经过的部件、总线称为数据通道。1．数据通道多路数据选择电路（多路开关）用来选择将当前哪两组数
据送到ALU中，从图可知MUX1数据有三个来源：RI，IR、常数“0”，MUX2数据也有三个来源：RI，PC数据寄存器输出状态寄
存器RI通用寄存器MUX1MUX1程序计数器PC指令寄存器IR内部数据总线数据寄存器3．2．4数据通道3.
2定点运算器组成和结构（1）算术左移将二进制数各位左移。低位补“0”，最高位被移出3．2．5移位操作1．算术移位例
：机器字长为8位，将数X=12D左移一位后，求X值。解：X=12D=00001100BX=（00001100B）左移一位=0
0011000BD3D2D1D003.2定点运算器组成和结构（2）算术右移将二进制数各位右移。最高位不动1．算
术移位例：机器字长为8位，将数X=10001100B右移一次后，求X值解：X=12D=00001100B（1000
1100B）右移一位=110001100BD3D2D1D0D33．2．5移位操作3.2定点运算器组成和结构（1
）逻辑左移将二进制数各位左移。低位补“0”，最高位被移出2．逻辑移位例：X=1100B左移一位后，X值
解：X=（1100B）逻辑左移一位=1000BD3D2D1D003．2．5移位操作3.2定点运算器组成和结构
（2）逻辑右移将二进制数各位右移，最高位补0，最低位被移出3．2．5移位操作3.2定点运算器组成和结构2．逻辑移
位例：X=1100B逻辑右移一位后X值X=（1100B）逻辑右移一位=0110B0D2D1D0D3（1）循
环左移将二进制数各位循环左移。最高位移至最低位3．循环移位例：（1100B）循环左移一位=1001BD3D2D1D
03．2．5移位操作3.2定点运算器组成和结构（2）循环右移将二进制数各位右移，最低位移至最高位3．循环移位
例：X=1100B逻辑右移一位后X值X=（1100B）逻辑右移一位=0110BD2D1D0D33．2．5移位操
作3.2定点运算器组成和结构（1）带进位位循环左移将二进制数各位循环左移。最高位移至最进位位，进位位进入最低位4．带进位
位循环移位例已知C=1将X=1100B循环带进位左移一位。移位前：CX3X2X1X01
1100移位后：CX3X2X1X011001D3
D2D1D0C3．2．5移位操作3.2定点运算器组成和结构（2）带进位位循环右移将二进制数各位右移，最低位移至
进位位，进位位移至最高位4．带进位位循环移位例：已知C=1X=1100B循环带进位右移一位移位前：CX3
X2X1X011100移位后：CX3X2X1X0
11100D2D1D0D3C3．2．5移位操作3.2定点运算器组成和结构
运算器的所有部件都接到同一条总线上的运算器结构是单总线结构的运算器。1．单总线结构的运算器AB通用寄存器特殊寄存
器3．2．6运算器的基本结构3.2定点运算器组成和结构在双总线结构的运算器中，两个操作数同时加到ALU进行运算
，只需要一次操作控制，而且马上可以得到运算结果。2．双总线结构的运算器AB特殊寄存器通用寄存器缓冲寄存器3．2．6
运算器的基本结构3.2定点运算器组成和结构在三总线结构运算器中，ALU的两个输入端分别由两条总线供给，而ALU的
输出则与第三条总线相连。这样，算术逻辑操作就可以在一步的控制之内完成。3．三总线结构的运算器AB通用寄存器特殊寄存器
3．2．6运算器的基本结构3.2定点运算器组成和结构一、分析计算题1.一个8位寄存器中的十六进制数C
5H，经过一次算术右移后变成什么？再经过一次逻辑左移后变成什么？再经过一次带进位的循环右移后变成什么？最后经过一次带进位的循环左
移后变成什么？.答：(1)经过一次算术右移后X=11100010B=E2H(2)再经过
一次逻辑左移后X=11000100B=C4H练习题做一做练一练.(3)再经过一次带进位的循环右移后，
假设C初始值为0，则X=01100010B=62H，C=0。(4)最后经过一次带进位的循环左
移后，X=11000100B=E4H，C=0一、分析计算题1.一个8位寄存器中的十六进制数C5H，
经过一次算术右移后变成什么？再经过一次逻辑左移后变成什么？再经过一次带进位的循环右移后变成什么？最后经过一次带进位的循环左移后变成
什么？练习题做一做练一练2.B3∨7FH=。二、填空题FFH1.B3∧7FH=
。33H练习题做一做练一练1.在微型计算机中，运算器总线常采用（）。A、单总结构??B、双总线结构
C、三总线结构????D、以上都是D三、选择题练习题做一做练一练2.运算器在运算过程中，得到标志位中没有（
）。A、进位标志位??B、溢出标志位C、零
标志位????D、正数标志位D三、选择题练习题做一做练一练3.定点数运算器运算产生溢出的原因（）。
A、主存容量不够大??B、操作数过大C、操作数坡地过大
????D、运算结果超过机器表示范围D三、选择题练习题做一做练一练4.运算器的主要功能是（）。A、逻辑运算??B、算术运算C、逻辑和算术运算????D、函数运算D三、选择题练习题做一做练一练5.运算器虽然由许多部件组成，但核心部件是（）。A、数据总线??B、算术逻辑部件C、通用寄存器????D、累加寄存器B三、选择题练习题做一做练一练Thankyou! |
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