计算机的alu的作用,算术逻辑运算单元（ALU）的基本功能是什么

2004-12-28

解释定点运算器的功能和组成部件解释定点

算器包括ALU\阵列乘除器\寄存器\多路开关\三态缓冲器\数据总线等逻辑部件。

运算器的设计,主要是围绕ALU和寄存器同数据总线之间如何传送操作数和运算结果进行的。

在决定方案时,需要考虑数据传送的方便性和操作速度,在微型机和单片机中还要考虑在硅片

上制作总线的工艺。计算机的运算器大体有如下三种结构形式

1。单总线结构的运算器

单总线结构的运算器如(a)所示。由于所有部件都接到同一总线上,所以数据可以在任何两个

寄存器之间,或者在任一个寄存器和ALU之间传送。如果具有阵列乘法器或除法器,那么它们所处

的位置应与ALU相当。对这种结构的运算器来说,在同一时间内,只能有一...全部

算器包括ALU\阵列乘除器\寄存器\多路开关\三态缓冲器\数据总线等逻辑部件。

运算器的设计,主要是围绕ALU和寄存器同数据总线之间如何传送操作数和运算结果进行的。

在决定方案时,需要考虑数据传送的方便性和操作速度,在微型机和单片机中还要考虑在硅片

上制作总线的工艺。

计算机的运算器大体有如下三种结构形式

1。单总线结构的运算器

单总线结构的运算器如(a)所示。由于所有部件都接到同一总线上,所以数据可以在任何两个

寄存器之间,或者在任一个寄存器和ALU之间传送。

如果具有阵列乘法器或除法器,那么它们所处

的位置应与ALU相当。对这种结构的运算器来说,在同一时间内,只能有一个操作数放在单总线

上。为了把两个操作数输入到ALU,需要分两次来做,而且还需要A,B两个缓冲寄存器。

这种结构

的主要缺点是操作速度较慢。虽然在这种结构中输入数据和操作结果需要三次串行的选通操作,

但它并不会对每种指令都增加很多执行时间。只有在对全都是CPU寄存器中的两个操作数进行操

作时,单总线结构的运算器才会造成一定的时间损失。

但是由于它只控制一条总线,故控制电路

比较简单。

2。双总线结构的运算器

双总线结构的运算器如(b)所示。在这种结构中,两个操作数同时加到ALU进行运算,只需一次

操作控制,而且马上就可以得到运算结果。

图中,两条总线各自把其数据送至ALU的输入端。特殊

寄存器分为两组,它们分别与一条总线交换数据。这样,通用寄存器中的数就可进入到任一组特殊

寄存器中去,从而使数据传送更为灵活。ALU的输出不能直接加到总线上去。

这是因为,当形成操

作结果的输出时,两条总线都被输入数占据,因而必须在ALU输出端设置缓冲寄存器。为此,操作的

控制要分两步完成:

1。在ALU的两个输入端输入操作数,形成结果并送入缓冲寄存器;

2。

把结果送入目的寄存器。假如在总线1,2和ALU输入端之间再各加一个输入缓冲寄存器,并

把两个输入数先放至这两个缓冲寄存器,那么,ALU输出端就可以直接把操作结果送至总

线1或总线2上去。

3。三总线结构的运算器

三总线结构的运算器如演示(C)所示。在三总线结构中,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。

由于ALU本

身有时间延迟,所以打入输出结果的选通脉冲必须考虑到包括这个延迟。另外,设置了一个总线旁

路器。如果一个操作数不需要修改,而直接从总线2传送到总线3,那么可以通过控制总线旁路器把

数据传出;如果一个操作数传送时需要修改,那么就借助于ALU。

很显然,三总线结构的运算器的特

点是操作时间快。

。收起

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