第五讲定点除法器.ppt

定点除法与定点运算器的组成 第2章 运算方法和运算器 教学内容 定点除法 定点运算器的组成 教学要求 掌握定点正数的除法运算规则，能进行相应的计算。 熟练掌握逻辑运算，并能进行相关计算。 了解算术逻辑运算的过程。 了解运算器的结构。 教学重点 除法运算 逻辑运算 运算器结构 一 原码除法运算 例1 0.10110÷0.11111？ 若操作数有负数时，先取绝对值计算，最后决定结果的符号。 一 原码除法运算 需解决的问题 如何判断是否够减？ 如何确定上商？ 如何确定商的符号？ 方法 恢复余数法 不恢复余数法 实例分析 例2：X=-0.10110，Y=0.11111，求X/Y，给出商Q和余数R 设置：A：被除数、余数，B：除数，C：商 初值：A= X = 00.10110 B= Y = 00.11111 C= Q = 0.00000 -B= 11.00001 2 原码不恢复余数法（加减交替法） 算法分析 第二步:2r1-B=r2’0 第三步:r2’+B=r2(恢复余数) 第四步:2r2-B=r3 二 并行除法器 与阵列乘法器相似，阵列除法器也是一种并行运算部件。 阵列除法器有多种形式，如不恢复余数阵列除法器、补码阵列除法器等等。 1 可控加法/减法(CAS)单元 Si＝Ai⊕(Bi⊕P)⊕Ci Ci＋1＝(Ai＋Ci)·(Bi⊕P)＋AiCi 原码除法实例 例3 x = 0.101001，y = 0.111，求? x ÷ y [x]补=0.101001 [y]补=0.111 [- y]补 = 1.001 被除数x ? 0.1 0 1 0 0 1 ? ? [－y]补 ? 1.0 0 1 ? ? 余数为负 ? 1.1 1 0 0 0 1 ＜0 q0＝0 ← ? 1.1 0 0 0 1 ? ? [＋y]补 ? 0.1 1 1 ? ? 余数为正 ? 0.0 1 1 0 1 ＞0 q1＝1 ← 0.1 1 0 1 ? ? [－y]补 1.0 0 1 ? ? 余数为负 1.1 1 1 1 ＜0 q2＝0 ← 1.1 1 1 ? ? [＋y]补 0.1 1 1 ? ? 余数为正 ? 0.1 1 0 ＞0 q3＝0 ?????? ???????故得 q = q0.q1q2q3 = 0.101 r = (0.0 0 r3 r4 r5 r6) = 0.000110 2 不恢复余数阵列除法器 二 定点运算器的组成 基本构成 算术逻辑运算单元 数据缓冲寄存器 通用寄存器 多路寄存器 数据总线 1 逻辑运算 逻辑非运算 eg1: x=011001,求逻辑非 逻辑加运算 eg2: x=011001,y=110101,求逻辑加 逻辑乘运算 eg3: x=011001,y=110101,求逻辑乘 逻辑异或运算 eg4: x=011001,y=110101,求逻辑异或 2 多功能算术/逻辑单元 目的：进行算术运算与逻辑运算。 方法：对行波进位加/减器进行补充； 实现先行进位； 回顾 数学推导 Fi＝Xi⊕Yi⊕Cn＋i Cn＋i＋1＝XiYi＋YiCn＋i＋Cn＋iXi 数学推导 Xi,Yi与控制参数和输入量的关系 数学推导 化简后得到 先行进位 74181ALU电路逻辑图 74181ALU相关讨论 当Ｍ＝0时,Ｍ对进位信号没有任何影响。因此Ｍ＝0时,进行算术操作。 当Ｍ＝1时,封锁了各位的进位输出,即C ＝0,因此各位的运算结果F 仅与Y 和X 有关,故Ｍ＝1时,进行逻辑操作。 两级先行进位ALU—32位机 32位机用8片74181，2片74182。 74182完成组间先行进位。 说明： 先行进位的目的是为了加快运算速度； 先行进位的方法是推导最终输出与输入之间的直接关系（表达式）； 根据实际应用，可以采用多级先行进位方法 四 内部总线 单向传送总线