第3章-运算方法和运算器(3)

2017~2018第一学期（201709）1《计算机原理》教案学科计算机应用课题第三章运算方法和运算器课次3.2定点运算器的组成和结构授课时间2017．10．30，11．6课的类型新授课授课方法讲授法、启发、指导授课时数4教具多媒体授课班级教学目标1．知识目标:掌握运算器组成，状态寄存器状态位，移位操作2．能力目标:会移位操作情感目标:培养学习兴趣审批意见教学重点算术逻辑运算单元ALU，通用寄存器组，运算器的基本结构教学难点2．运算器组成3．状态寄存器状态位4．移位操作教学设计附记利用PPT演示运算器组成，移位操作2017~2018第一学期（201709）2教学内容教师活动学生活动导入：上一节主要内容：补码算术运算，以及溢出判别方法。本节主要讲叙计算机算术运算实现部件：运算器3.2定点运算器的组成和结构定点运算器包括算术逻辑运算部件ALU、通用寄存器组、累加器、状态寄存器、多路开关、数据总路等。3.2.1算术逻辑运算单元ALUALU的主要功能是对二进制数据进行定点算术运算、逻辑运算和各种移位操作。算术运算包括定点加、减、乘和除的运算；逻辑运算主要有逻辑与、逻辑或、逻辑异或和逻辑非操作；移位操作主要完成逻辑左移、逻辑右移、算术左移、算术右移及其它一些移位操作。算术逻辑运算单元ALU如图所示，它有两个数据输入端A和B，一个数据输出端Y。输入输出数据的宽度与ALU处理的数据宽度相同。3.2.2通用寄存器组计算机运算器中通用寄存器，用来保存参加运算的操作数和运算的结果。3.2.3状态寄存器在运算器中，都有一个记录运算结果状态的状态寄存器(或称标志寄存器、条件码寄存器)，一般设置下面几种标志状态位：Z(零标志位)：当运算结果为零时，Z位置1：结果非零时，Z位清零；N(符号标志位)：当运算结果为负时，N位置1；结果为正时，N回顾上节内容讲解新课绘图：ALU结构讲解重点讲解：状态寄存器各位意义回答：上节课所学主要内容学习新知识理解ALU结构理解各位意义2017~2018第一学期（201709）3位清零：V(溢出标志位)：当运算结果有溢出发生时，V位置1；无溢出时，V位清零；C(进位或借位标志位)：当作加法时，如果运算中最高有效位向前有进位，C位置1；否则C位清零。当作减法运算时，如果不够减，最高位向前有借位时，C位置1；否则C位清零。3.2.4数据通路通常把从一个功能部件向另一个功能部件传送数据所经过的部件、总线称为数据通道。多路数据选择电路（多路开关）用来选择将当前哪两组数据送到ALU中，从图可知MUX1数据有三个来源：RI，IR、常数“0”，MUX2数据也有三个来源：RI，PC数据寄存器输出3．2．5移位操作1．算术左/右称（1）算术左移将二进制数各位左移。低位补“0”，最高位被移出X3X2X1X0算术左移一位后：X2X1X00例：机器字长为8位，将数X=12D左移一位后，求X值。解：X=12D=00001100B讲解讲解移位操作理会数据通道理会移位操作2017~2018第一学期（201709）4X=（00001100B）左移一位=00011000B（2）算术右移将二进制各位右移，最低位被移出，最高位不变。X3X2X1X0逻辑左移一位后：X3X3X2X1例：机器字长为8位，将数X=10001100B右移一次后，求X值解：X=12D=00001100B（10001100B）右移一位=110001100B2．逻辑左右移（1）逻辑左移二进制所有位左移，最低位补0，最高位被移出。X3X2X1X0逻辑左移一位后：X2X1X00例：X=1100B左移一位后，X值解：X=（1100B）逻辑左移一位=1000B（2）逻辑右移二进制所有位右移，最高位补0，最低位被移出。X3X2X1X0逻辑右移一位后：0X3X2X1例：X=1100B逻辑右移一位后X值X=（1100B）逻辑右移一位=0110B2．循环左右移X3X2X1X0循环左移一位后：X2X1X0X32017~2018第一学期（201709）5X3X2X1X0循环右移一位后：X0X3X2X1例：（1100B）循环左移一位=1001B（1100B）循环右移一位=0110B4．带进位的循环左右移（1）带进位循环左移例：已知C=1将X=1100B循环带进位左移一位。带进位循环左移：例：已知C=1将X=1100B循环带进位左移一位。解：X=1001C=1（2）带进位循环右移例:已知C=1X=1100B循环带进位右移一位解：X=1110C=03.2.5运算器的基本结构1．单总线结构的运算器运算器的所有部件都接到同一条总线上的运算器结构是单总线结构的运算器。2．双总线结构的运算器讲解板书理会知识点XCX3X2X1X0X3X2X1X0XCXCX3X2X1X0X3X2X1X0XC2017~2018第一学期（201709）6在双总线结构的运算器中，两个操作数同时加到ALU进行运算，只需要一次操作控制，而且马上可以得到运算结果。3．三总线结构的运算器在三总线结构运算器中，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。总结1.算术逻辑运算单元ALU2.通用寄存器组3.状态寄存器4.运算器的基本结构作业学习指导（P36）一、填空题10（提示与、或符号）4，578910（P37）三、5四、4，5五、42017~2018第一学期（201709）7课后感通过本节学习了解运算器组成，移位操作等有关知识。记忆的内容多。