最新运算器与运算方法及应用探究ppt课件.ppt

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1、运算器与运算方法及应用探究本讲内容加减法运算及其实现乘法运算及其实现(重点)除法运算浮点数运算十进制数运算加减法运算及其实现乘法运算及其实现(重点)除法运算浮点数运算十进制数运算1.1加减法运算机器实现并行加法器--并行进位(或先行进位)并行进位的特点同时产生进位加法延时缩短实现相对复杂1.1加减法运算机器实现并行进位链1.1加减法运算机器实现并行进位加法器1.1加减法运算机器实现分组并行进位加法器(组内并行,组间传递)1.1加减法运算机器实现分组并行进位加法器(组内并行,组间并行)加减法运算及其实现乘法运算及其实现(重点)除法运算浮点数运算十进制数运

2、算2.1无符号数乘法及其实现笔算分析1101×1011机器算法改进通过多次加法实现乘法每次加法均在上一次加法的结果(部分积)的基础上进行每完成一次加法,结果右移一位举例2.1无符号数乘法及其实现算法推导(以定点整数为例)2.1无符号数乘法及其实现变成分步算式:2.1无符号数乘法及其实现逻辑实现逻辑部件加法器Adder被乘数寄存器M乘数寄存器Q(乘积低位部分)累加器A(部分积,乘积高位部分)控制逻辑数据通路AdderMAdderAAAdderAShrA,QShrQ,Qn-1A02.1无符号数乘法及其实现逻辑实现结构图2.2补码乘法及其实现补码

3、乘法规则乘积的补码=被乘数的补码×乘数的真值问题与约束参加运算的操作数本身是补码形式机器中不能直接表示真值必须寻求一种直接利用操作数补码进行运算来实现补码乘法的算法结果要求直接是补码形式2.2补码乘法及其实现(一位比较法,又称一位Booth法)补码表示与真值的关系比较法算法推导(以定点整数为例)2.2补码乘法及其实现(一位比较法,又称一位Booth法)变成分步算式:2.2补码乘法及其实现(一位比较法,又称一位Booth法)算法规则比较乘数相邻的两位:Qi和Qi-1QiQi-1=00或11,上一次部分积直接右移一位形成新的部分积QiQi-1=01,上一次

4、部分积加上被乘数补码后右移一位形成新的部分积QiQi-1=10,上一次部分积减去被乘数补码后右移一位形成新的部分积重复n次。对于n位数的一位比较法,需要执行n次加法运算和n次移位运算。举例2.2补码乘法及其实现(一位比较法,又称一位Booth法)流程图2.2补码乘法及其实现(一位比较法,又称一位Booth法)逻辑实现采用两位符号位(为什么?)加法器ADDER(n+1位)累加器A(n+1位),保存部分积,最后保存乘积高位部分被乘数寄存器M乘数寄存器Q,最后保存结果低位部分计数器Counter,对运算次数计算触发器,控制逻辑等2.2补码乘法及其实现(一位比

5、较法,又称一位Booth法)数据通路及微操作控制信号P0:ShrA,ShrQ,Qn-1A0P1:ADDAP2:ADDMP3:ADDNOTMP4:CounterCounter-1P5:AADD2.2补码乘法及其实现(一位比较法,又称一位Booth法)实现结构图2.2补码乘法及其实现(二位比较法)二位比较法在一位比较法的基础上,对算法进行改进,每次比较乘数相邻的3位,根据不同的组合,对部分积进行不同的加减运算,然后对结果右移2位,形成新的部分积。算法推导如下:1位比较法2位比较法2.2补码乘法及其实现(二位比较法)算法规则比较乘数相邻的3位:Q

6、i+1、Qi和Qi-1Qi+1QiQi-1=000或111,A1/4AQi+1QiQi-1=010或100,A1/4(A+M)Qi+1QiQi-1=011或101,A1/4(A-M)Qi+1QiQi-1=110,A1/4(A+2M)Qi+1QiQi-1=001,A1/4(A-2M)重复n/2次(n为偶数)或(n+1)/2次(n为奇数)。n为奇数时,最后一次采用1位比较法算法.采用3位符号位(Why?)2.3阵列乘法器基本思路利用若干全加器,完全由硬件直接计算乘法结果以4位无符号数为例2.3阵列乘法器实现电路2.3阵列乘法器总结:对于n位的阵列

7、乘法,需全加器n(n-1)个最长路径2(n-1)个全加器延时最后的串性进位可采用先行进位加法器加减法运算及其实现乘法运算及其实现(重点)除法运算浮点数运算十进制数运算数的机器编码及其表示字符的表示指令系统指令系统举例指令系统的设计第10章目标程序运行时的存储组织学习目标:掌握:参数传递的几种方式理解:静态存储分配、栈式动态存储分配、堆式动态存储分配的基本思想目标程序运行时的存储组织存储分配是在运行阶段进行的;但编译程序在编译阶段要为其设计好存储组织形式,并将这种组织形式通过生成的目标代码体现出来;运行阶段,随着目标代码的运行,数据的存储组织形式便得以实

8、现。目标程序运行时的存储组织要解决的问题:把静态的源程序与程序运行时的动态活动联系起来,即运行

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