2019考研408计算机组成原理知识:算术逻辑单元ALU

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计算机组成原理在408计算机综合考试中所占分值45分，说明是必考的重点内容，考生要在这部分多花时间复习。以下是新东方在线整理的的计算机组成原理知识，希望大家认真看。
    　　2019考研408计算机组成原理知识:算术逻辑单元ALU
        1. 串行加法器和并行加法器
        1)串行进位加法器
    并行加法器可以同时对数据的各位进行相加，一般用n个全加器来实现2个操作数的各位同时向加。其操作数的各位是同时提供的，由于进位是逐位形成，低位运算所产生的进位会影响高位的运算结果。
    串行进位(也称波形进位)加法器，逻辑电路比较简单，但是最高位的加法运算，一定要等到所有低位的加法完成之后才能进行，低位的进位要逐步的传递到高位，逐级产生进位，因此运算速度比较慢。
   

    2)并行进位加法器
    为了提高运算速度，减少延迟时间，可以采用并行进位法，也叫提前进位或先行进位。
    全加器中，输入Ai 、Bi、Ci-1，输出：
    Si = Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1
    Ci = Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1+Ai Bi Ci-1 = Ai Bi + (Ai+Bi)Ci-1
    进位产生函数：Gi = Ai Bi
    进位传递函数：Pi = Ai+Bi
    Ci = Gi + Pi Ci-1
    C4 = G4 + P4G3 + P4P3G2 + P4P3P2G1 + P4P3P2P1C0
    并行进位加法器的运算速度很快，形成最高进位输出的延迟时间很短，但是以增加硬件逻辑线路为代价。对于长字长的加法器，往往将加法器分成若干组，在组内采用并行进位，组间则采用串行进位或并行进位，由此形成多种进位结构。
    (1)单级先行进位
    单级先行进位方式将n位字长分为若干组，每组内采用并行进位方式，组与组之间册采用串行进位方式。
    (2)多级先行进位
    多级先行进位在组内和组间都采用先行进位方式。
   

    　　2. 算术逻辑单元ALU的功能和机构
    ALU部件是运算器中的主要组成部分，又称为多功能函数发生器，主要用于完成各种算术运算和逻辑运算。
    ALU的算术运算部件包含加法器、减法器、乘法器、除法器、增量器(+1)、减量器(-1)、BCD码运算器等组件。
    ALU的主要工作是根据CPU的指令要求执行各种指定的运算，如加法、减法、乘法、除法、比较、逻辑移位等操作。
    通用寄存器组是一组存取速度最快的存储器，用于保存参加运算的操作数和中间结果。访问寄存器无需高速缓存，也不需要运行总线周期，因此指令的执行速度很快。几乎所有的指令都要将寄存器指定为一个操作数，有些指令还要求将操作数存放在专用的寄存器中。
    专用寄存器通常用于表示CPU所处于某种系统状态，ALU中有两个重要的状态寄存器：指令指针寄存器IP(即程序计数器PC)和标志寄存器FLAGS。