《计组》运算方法和运算器

运算方法

1.定点数的加减法
定点数的加减法很简单,可以归结为补码的加法运算。
加法:(a+b) = [a]+[b] = [a+b]
减法:(a-b) = [a] + [-b] = [a-b]
总结:对定点数的加减法转化为补码的加法最后再利用补码原码的转换就可以了。
2.浮点数的加减法
浮点数的加减法对于定点数的加减法来说就有点复杂。大致分为5个部分:

  1. 对阶
    小阶对大阶的方式。就是由阶数较小的向阶数较大的看齐,为什么要用小阶对大阶的方式呢?先看一下大阶对小阶的方式是怎样的。大阶对小阶,尾数左移阶码减少。采用这样的的方式尾数最左边的的阶码移出,最右边补零。因为最左边的小数权值最大的,因此这种方式造成的误差也是最大的。所以采用小阶对大阶的方式,尾数右移,最右边的小数移出,最左边补符号位。为什么要补符号位?因为这里的尾数使用的是补码形式!可以下去试一下补符号位和补零后原码的区别。
  2. 尾数运算
    尾数运算就比较简单了,相当于直接进行定点数的加减法(这里直接进行运算姐可以了,此时尾数已经为补码形式)这里解释一下尾数的补码形式:符号位.[M],例如尾数1.11010表示的原码是 - 00110。尾数运算产生的进位保留。
  3. 规格化
    右归:Cf⊕Co = 1时,进行左归运算。小数点(严格来说这里只是用来隔开符号位)左边的第一位进入小数点右边的第一位,小数点左边的第二位补上第一位的位置。补码最右边的不用丢弃(用括号括起来表示超出定点范围即可)。为什么这里超出范围的数值要保留呢?这是因为进行尾数运算时尾数是放在了一个比尾数更大范围的存储器内进行运算的,因此最左边的小数未丢失。Cf⊕Co = 0时,直接进行进位的舍弃。
    左归:当Cf⊕Co = 1时,停止左归。为什么要进行左归,因为最左边的数值权值是最大的,我们不希望这个位置是0,这样子会减少小数的精度。因此我们希望左归知道最左边的数值(原码)是不为零的。换个思路想想,当我们左移时,最右边超出浮点数范围的非零数值就可以进入定点区域,这样子就可以提高精度了!
    无论是进行左归还是右归,阶码都要进行改变。
  4. 尾数处理
    超出定点区域的数值,如果最左边是1,则进1,否则简单截尾就可以了。(截尾就是将超出范围的数值简单丢失)特殊的,当超出范围的数为100(0可写可不写)时,我们得看最右边的小数,为1时进1,否则截尾。
  5. 溢出判断
    溢出判断就是看在规格化的过程中阶码是否溢出。(不懂什么是怎么判断溢出?请看下文!)

溢出判断

  1. 单符号位检测法
    运算完后,Cf⊕Co = 0,表示溢出,否则不溢出。上溢下溢看运算结果,负加负得正则为下溢,正加正得负则为上溢。
  2. 双符号位检测法(变形补码)
    用两个数值表示双符号位表示正负。运算后双符号位有四种情况:
    00,11:表示正常(表示正数还有负数)
    01,10:表示上溢下溢

运算器

诶?乘除法还没讲呢!老师没教我就不会了咯orz...乘除法没讲我们可以看一下乘除法的运算器 - -
先看一下加法运算器: ALU 。没什么好讲的,记一下两个公式:

  1. Si = Ai + Bi + Ci
  2. Ci+1 = AiBi + AiCi + BiCi = AiBi +( Ai⊕Bi)

接下来看介绍一下并行乘法器:

  1. 不带符号的阵列乘法器
    每一行的计算都是并行的,除了最后一行。假如是nm,则一共需要nm个与门,需要(n-1)*m个FA。
  2. 带符号的阵列乘法器
    跟不带符号的差别就是,在运算前先对运算的数值进行求补,然后再对运算后的数值再一次进行求补。因此带符号位的乘法器在结构上多了两个算前求补器以及一个算后求补器。算前求补器的作用是取绝对值,算后求补器的话是对运算结果(绝对值的乘法)变成有符号的数。
  3. 直接补码的并行乘法
    了解一下,能直接参与乘法运算的还有补码。

最后是多功能的算术逻辑运算单元(ALU)
先行进位发行器(CLA)74181,74182的区别。74181是给3位FA产生进位的,然后自己输出一个C3。而74182是给3个181传输进位的,然后自己产生一个C15。值得注意的是,若进行32位的并行运算的话,需要3个74182,因为最上方还需要一个74182给两个74182传输进位。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 214,504评论 6 496
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,434评论 3 389
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 160,089评论 0 349
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,378评论 1 288
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,472评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,506评论 1 292
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,519评论 3 413
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,292评论 0 270
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,738评论 1 307
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,022评论 2 329
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,194评论 1 342
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,873评论 5 338
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,536评论 3 322
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,162评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,413评论 1 268
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,075评论 2 365
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,080评论 2 352

推荐阅读更多精彩内容