D算術(shù)邏輯運(yùn)算電路PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1D算術(shù)邏輯運(yùn)算電路算術(shù)邏輯運(yùn)算電路1 0 1 1 A 1 1 1 0 B1 1 0 Ci-11 1 0 0 1 . i+1. 1位全加器二進(jìn)制加法運(yùn)算舉例半加全加第1頁/共42頁真值表1111101011011011000101110100101010000000COQPCI1位全加器邏輯符號COCI Q P 第2頁/共42頁P(yáng) Q CIP Q CIP Q CIP Q CICOP QQ CIP CI ()PQCICOP QPQ CI 與或異或與或非？ 思考：如何列寫1位全加器的與或非形式？集成1位全加器74183、74184第3頁/共42頁COB3A3B2A2B1A1B0A03210C

2、OCI COCI COCI COCI Q P Q P Q P Q P 2.多位全加器4位全加器串行進(jìn)位的速度低？ 思考：如何構(gòu)成n位全加器？第4頁/共42頁迭代下去，最終有：1111111()()iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiCOP QPQCIP QCGPQCPCOCGCP CICOCGCPCICOCGCP CGCPCI令則同理則112121012100.nnnnnnnnnnnnnCOCGCPCGCPCP CGCPCP CPCPCGCPCP CPCPCPCI超前進(jìn)位只有2級門電路延時(shí)，速度高第5頁/共42頁集成4位加法器74283COCI 3 0 Q 3 0 P 3 0

3、？ 思考：如何用74283構(gòu)成8位加法器？第6頁/共42頁實(shí)現(xiàn)方法：錯(cuò)位存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn) P166頁圖4.73.算法移位？ 思考：定點(diǎn)數(shù)左移或右移1位結(jié)果是什么？移位寄存器實(shí)現(xiàn)第7頁/共42頁真值表ABFABFA=BFAB000100100110100110104.比較運(yùn)算1位比較器A BA BA B FABFABABABFAB第8頁/共42頁多位比較器實(shí)現(xiàn)方法：先比較兩個(gè)數(shù)的最高位，若相等；再比較次高位，以此類推。COMPA0A1A2AB03PFABFABA3B0B1B203QB3PQFAB集成4位數(shù)值比較器7485第9頁/共42頁輸入輸入輸出輸出A3 B3A2 B2A1 B1A0 B0ABABFA

4、B3 100A3 B2 100A3=B3A2 B1 100A3=B3A2=B2A1 B0100A3=B3A2=B2A1=B1A0 B0010A3=B3A2=B2A1=B1A0=B0100100A3=B3A2=B2A1=B1A0=B0010010A3=B3A2=B2A1=B1A0=B00010017485功能表第10頁/共42頁【例】用7485構(gòu)成8位數(shù)值比較器FABFABFABCOMP 高位片03PQPQ03COMP 低位片A0A1A203PA3QPQ03B0B1B2B31A4A5A6A7B4B5B6B7第11頁/共42頁1. 加法運(yùn)算與ALU的組織2. 減法運(yùn)算與求補(bǔ)電路3. 乘法的實(shí)現(xiàn)與A

5、LU的結(jié)構(gòu)4.2 算術(shù)邏輯單元ALU的組織連加法移位相加法第12頁/共42頁1.加法運(yùn)算與ALU組織(1)取操作數(shù)（被加數(shù)M）存入累加器A中CLA: A0; BM; AA+B(2)取另1操作數(shù)N并與M相加，和存入A中ADD: BN; AA+B(3)將和存入存儲(chǔ)器STO: MEMA第13頁/共42頁目標(biāo)寄存器源寄存器運(yùn)算符源寄存器第14頁/共42頁nnnnnnOvrA BA B 真值表01111011010100010110001011000000OvrnBnAn（3）浮點(diǎn)數(shù)加法運(yùn)算對階第15頁/共42頁2.減法運(yùn)算與求補(bǔ)電路？ 思考：補(bǔ)碼系統(tǒng)中， 如何求相反數(shù)？ 思考：能否將加、減電 路統(tǒng)一起

6、來？第16頁/共42頁ADDSUBP4P3P2P1P0Q4Q3Q2Q1Q043210CO&第17頁/共42頁3.乘法運(yùn)算與ALU結(jié)構(gòu)加法的擴(kuò)展，通過連加法或移位相加法實(shí)現(xiàn) 配置： 寄存器Y存放M；遞減計(jì)數(shù)器C存放N；累加器A存放積P。AA+YCC-1第18頁/共42頁第19頁/共42頁方案1:（M、N的字長均為n）u2n位的累加器u2n位的全加器方案2:un位普通累加器和n位遞增計(jì)數(shù)器構(gòu)成A 將全加器的溢出作為遞增計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)使能信號un位全加器第20頁/共42頁遞增計(jì)數(shù)器累加器H4L44位全加器寄存器BOver遞減計(jì)數(shù)器C被加數(shù)加數(shù)第21頁/共42頁步驟步驟遞增計(jì)數(shù)器遞增計(jì)數(shù)器 累加器累加器

7、遞減計(jì)數(shù)器遞減計(jì)數(shù)器BStep10000000001011011Step20000101101001011Step30001011000111011Step40010000100101011Step50010110000011011Step60011011100001011第22頁/共42頁手動(dòng)乘法運(yùn)算舉例 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1第23頁/共42頁 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1

8、1 0 0 0 1 1 1 1第24頁/共42頁 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 第一次部分積 1 1 0 1 部分積之和右移1位 1 1 0 1 第二次部分積 1 0 0 1 1 1 部分積之和 1 0 0 1 1 1 部分積之和右移1位 0 0 0 0 第三次部分積 1 0 0 1 1 1 部分積之和 1 0 0 1 1 1 部分積之和右移1位 1 1 0 1 第四次部分積 1 0 0 0 1 1 1 1 部分積之和 1 0 0 0 1 1 1 1 部分積之和右移1位第25頁/共42頁 A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 (A3 A2 A1 A0) B0 第一次

9、部分積 P3/ P2/ P1/ P0 部分積之和右移1位 (A3 A2 A1 A0) B1 第二次部分積 P5/P4/P3/P2/ P1 P0 部分積之和 P5/P4/P3/P2/P1 P0 部分積之和右移1位 (A3 A2 A1 A0) B2 第三次部分積 P6/P5/P4/P3/P2 P1 P0 部分積之和 P6/P5/P4/P3/P2 P1 P0 部分積之和右移1位 (A3 A2 A1 A0) B3 第四次部分積 P7 P6 P5 P4 P3 P2 P1 P0 部分積之和 P7 P6 P5 P4 P3 P2 P1 P0 部分積之和右移1位第26頁/共42頁計(jì)數(shù)器C累計(jì)器A寄存器B B0全

10、加器YB0被乘數(shù)乘數(shù)來自存儲(chǔ)器寄存器Y00,1nnAA Y BASRA ACarry BSRB BACC 第27頁/共42頁YCarryABCMem110100000101101001101011011011010011010011011010011shr1101100111101001111010100111100010shr11010010011110001shr1101100011111000111010100011110000shr第28頁/共42頁（3）乘法運(yùn)算的其它考慮第29頁/共42頁第30頁/共42頁1. 基本的邏輯運(yùn)算 與、或、非、異或、同或等2. 中規(guī)模集成ALU模塊741

11、814.3 邏輯運(yùn)算和中規(guī)模集成ALU控制端：M,S3,S2,S1,S0M1：邏輯運(yùn)算M0：算術(shù)運(yùn)算第31頁/共42頁1. 1位BCD碼加法運(yùn)算2. 多位BCD碼全加器3. BCD碼乘法4.4 BCD碼運(yùn)算？ 思考：兩個(gè)1位BCD碼相加， 結(jié)果范圍是什么？第32頁/共42頁N二進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)COB3B2B1B0D21D8D4D2D1000 0 0 00 0 0 0 0 9 01 0 0 10 1 0 0 110 01 0 1 01 0 0 0 011 01 0 1 11 0 0 0 1 15 01 1 1 11 0 1 0 11610 0 0 010 1 1 01710 0 0

12、 110 1 1 118 10 0 1 01 1 0 0 019 10 0 1 11 1 0 0 1第33頁/共42頁111111B8B4B2B1修正條件為： CO+B8B4+B8B2第34頁/共42頁AB30PB0B130QB2CI30B3CO84218421被加數(shù)加數(shù)30P1230Q4CI308CO842184211&FCO和相加修正判別修正1位BCD碼全加器電路圖第35頁/共42頁COCI Q P COCI Q P COCI Q P COCI Q P 總進(jìn)位第36頁/共42頁余余3碼碼9的補(bǔ)碼的補(bǔ)碼10的補(bǔ)碼的補(bǔ)碼0 0 1 11 1 0 00 0 1 10 1 0 01 0 1 11

13、1 0 00 1 0 1 1 0 1 01 0 1 10 1 1 0 1 0 0 11 0 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 0 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1 0 1 1 00 1 1 11 0 1 00 1 0 10 1 1 01 0 1 10 1 0 00 1 0 11 1 0 0 0 0 1 10 1 0 0第37頁/共42頁CPA/SA寄存器B寄存器D觸發(fā)器MC14561MC14560結(jié)果第38頁/共42頁3.BCD碼乘法 5 6 3 2 A3A2A1A0 8 B0 1 6 2 4 4 8 4 0 4 5 0 5 6第39頁/共42頁000001000100COCO