3.2 定点运算器的组成和结构-1

目的

要求

过程与方法： 通过实例讲解，实践练习掌握教学内容

情感态度与价值观：培养学生分析、理解问题的能力以及学习兴趣和积极性。

重点

难点

方法

用具

学

过

程

2、计算机的硬件由哪几部分组成的？

板书：  3.2  定点运算器的组成和结构

定点运算器的组成：

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、数据总路线等。

学生倾听并识记

运算器的设计主要围绕ALU和寄存器与数据总线之间如何传送操作数和运算结果而进行的。

运算器的主要性能指标：

精度和速度是运算器重要的性能指标。

板书：  3.2.1算术逻辑运算单元ALU

ALU功能：

ALU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。

提问：ALU能够处理数据的位数与机器的字长有关吗？试举例说明。

列举实例：

Z80单板机的ALU是8位

286及以前PC的ALU是16位

386、486和奔腾微机的ALU是32位

小结：现在的AM29332的32位的ALU的操作数从输入到结果输出，只需要几十毫微秒的时间。可见字长越长，运算速度越快。

思考：看书P38的图3-7，观察ALU可以看出ALU的有几个输入端和输出端？

ALU的算术运算功能：A+B，A-B，B-A

ALU的算术运算功能：与，或，非，异或等

移位：左移，右移等

注：（1）H为高电平  L为低电平

学生倾听并识记

学生倾听并识记ALU的功能，了解算术运算、逻辑运算、移位操作有哪些

学生思考并看书找到答案：字长越长，运算速度越快

学生看书并认真观察

回答问题：

数据输入端有：A和B

数据输出端有：Y

1、观察P38的表3-2 74181的运算功能表

2、

2、观察P39的图3-8 74181的电路图（负逻辑）

注：G：进位发生输出

    P：进位传送输出

    M控制端：M=0时算术运算

              M=1时逻辑运算

    控制参数S0,S1,S2,S3控制输入Ai和Bi:

            S0S1产生Y i，S2S3产生X i

   Cn是进位输入，Cn是进位输出

Fi是第i位的和数

3、观察P40图3-9的的正，负逻辑表示的4位74181方框图

注：同上

思考：16位字长的CPU需要多少片74181的ALU呢？

讲解：寄存器可以分为通用寄存器、专用寄存器和段寄存器三类。

板书：  3.2.2  通用寄存器组

学生认真观察并找出正负逻辑的输入与输出的不同

学生认真观察，

了解参数含义，了解电路图原理

观察方框图，了解正，负逻辑电路图和方框图之间的关系

学生思考并回答：

4片的74181的ALU 

学生了解

16位CPU所含寄存器：

4个数据寄存器：AX，BX，CX，DX

4个段寄存器：ES，CS，SS，DS

2个变址和指针寄存器：SI，DI

1个指令指针寄存器：IP

2个指针寄存器：SP，BP

1个标志寄存器：flag

通用寄存器的主要用途是保存参加运算的操作数和运算结果。

（2）通用寄存器的速度：

通用寄存器是计算机中存取速度最快的存储器件，存取周期一般是十几个毫微秒，远远快于内存储器的存取周期。

    （3）IBM PC系列微型计算机的通用寄存器组

AX

溢

出

标

志

符

号

标

志

零

标

志

进

位

标

志

运算结果为0，Z位置为1，

          运算结果为1，Z位清零。

（2）N（符号标志位）：  

运算结果为负，N位置1，

运算结果为正，N位置清零。

（3）V（溢出标志位）：

运算结果有溢出发生，V位置1，

运算结果有无溢出发生，V位清零。

（4）C（进位）：

    作加法时：最高有效位向前有进位，C位置1；

否则C位清零

作减法时：如果不够减，最高位向前借位时，

C位置1，否则C位清零。

作业：

P45 T3，T4，T6，T7

书

设

计

定点运算器的组成

3.2.1  算术逻辑运算单元ALU

ALU的功能

74181的ALU的运算功能表，电路图方框图

3.2.2  通用寄存器组

        用途

        速度

        组成

  3.2.3  状态寄存器

        零标志位  符号标志位  溢出标志位  进位或借位标志

后

札

记