第三章预习

一、高级语言和机器指令中的运算

1、C程序中设计的运算

运算	性质
按位运算	（符号“丨”表示按位OR运算，“&”表示按位AND运算，“~”表示按位NOT运算，“^”表示按位XOR运算）通过给定的一个 位模式（掩码）进行按位与，可以提取所需的位，然后可对这些位进行“置1”、清“0”、“1测试”或“0测试”
逻辑运算	“丨丨”表示OR运算，“&&”表示AND运算，“！”表示NOT运算。逻辑运算是非数值计算，其操作数只有两个逻辑值：True（用非0数表示）和False（用全0数表示）
移位运算	有逻辑移位和算术移位，逻辑移位不考虑符号位，总是把高（低）位移出，低（高）位补0。对于无符号整数的逻辑左移，如果最高位移出是1，则发生溢出。对于带符号整数的移位操作应采用补码算术移位方式。左移时，高位移出，低位补0，每移一位，如果移出的高位不同于移位后的符号位，即左移前、后符号位不同，则发生溢出；右移时，低位移出，高位补符号
位扩展和左截断运算	进行数据类型转换时，遇到一个短数向长数转换，就要位扩展。进行位扩展时，扩展后的数值应保持不变。两种位扩展方式：①、0扩展：用于无符号数，只要在短的无符号数前面添加足够的0即可；②、符号扩展：用于补码表示的带符号整数，通过在短的带符号整数前添加足够多的符号位来扩展

2、MIPS指令中涉及的运算

二、基本运算部件

1、串行进位加法器

• 全加和：
  

• 全加进位：
  

2、并行进位加法器

• 实现此逻辑表达式的电路称为先行进位（超前进位）部件，简称CLA。
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3、带标志加法器

• n位无符号数加法器只能用于两个n位二进制数相加，不能进行无符号整数的减运算，也不能进行带符号整数的加减运算

4、算术逻辑部件

• ALU是一种能进行多种算术运算与逻辑运算的组合逻辑电路，其核心部件是带标志加法器，多采用先行进位方式。

三、定点数运算

1、补码加减运算/font>

• 在补码表示方式下，不管是正数还是负数，加、减运算统一采用加法来处理，符号位（最高有效位MSB）可以和数值位一起参与运算，加、减运算结果的符号位也在求和运算中直接得出。

2、原码加减运算

• 在浮点数加减运算中，需要比较两个指数的大小，在进行浮点数乘除运算中，需要求指数的和与差，因此浮点数运算涉及移码加减运算。

4、原码乘法运算

• 一位乘法：
  ①：确定乘积的符号位
  ②：计算乘积的数值位
• 二位乘法
  如果对乘数的每两位取值情况进行判断，使每步求出对应该两位的部分积，则可将乘法速度提高一倍。

5、补码乘法运算

• 一位乘法
  将符号位与数值位合在一起参与运算，直接的出用补码表示的乘积，且正数和负数同等对待。
• 二位乘法
  两位一乘可以用布斯乘法过程来推导

6、快速乘法器

7、原码除法运算

四、浮点数运算

1、浮点数加减运算

1.对阶
2.尾数加减
3.位数规格化
4.尾数的舍入处理
5.溢出判断

2、浮点数乘除运算

浮点数乘法运算

1.位数相乘，指数相加
2.尾数规格化
3.尾数的舍入处理
4.溢出判断

浮点数除法运算

1.位数相除，阶相减
2.尾数规格化
3.尾数的舍入处理
4.溢出判断

五、运算部件组成

1、定点运算部件

2、浮点运算部件