สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (computer architecture)

สถาปั�ตยกรรมคอมพิ�วเตอร� (Computer Architecture) 1

สถาปั�ตยกรรม คอมพิ�วเตอร�

(Computer Architecture)


บทท��3การค�านวณทาง

คณ�ตศาสตร�หน�วยปัระมวลผล

ทางคณ�ตศาสตร�และ ตรรกะ (ALU)


หน�วยปัระมวลผลทางคณ�ตศาสตร�และตรรกะ

หน�วยปัระมวลผลทางคณ�ตศาสตร�และตรรกะ

ALU เปั�นส�วนปัระกอบที่��เปั�นอ�เล็�กที่รอน�กส�ที่��ใช้�พิ !นฐานที่างดิ�จิ�ตอล็ล็อจิ�ก ที่&าหน�าที่��ปัระมวล็ผล็ในคอมพิ�วเตอร�ที่) !งที่างดิ�านคณิ�ตศาสตร�แล็ะตรรกะ โดิยซี�พิ�ย/จิะม� ALU ปัระกอบอย/�ภายในซี�พิ�ย/ โดิยซี�พิ�ย/จิะใช้�งาน ALU ร�วมก)บหน�วยควบค1ม (Control Unit) ร�จิ�สเตอร� หน�วยความจิ&า แล็ะอ1ปักรณิ�อ�นพิ1ต/เอาต�พิ1ต ร/ปั 31. จิะเห�นว�า ALU อย/�ภายในซี�พิ�ย/โดิยม�ซี�พิ�ย/ควบค1มการที่&างาน แล็ะม�ร�จิ�สเตอร�ส&าหร)บส�งข้�อม/ล็เข้�าส/� ALU หล็)งจิากน)!นผล็ล็)พิธ์�ที่��เก�ดิจิากการปัระมาล็ผล็ข้อง ALU จิะเก�บไว�ที่��ร �จิ�สเตอร�เช้�นก)น ร�จิ�สเตอร�น�!ที่&าหน�าที่��เปั�นหน�วยเก�บข้�อม/ล็ช้)�วคราว หล็)งจิากน)!นจิะน&ามาเก�บไว�ในหน�วยความจิ&าโดิยการควบค1มข้องซี�พิ�ย/


ALUALU


การเปัล��ยนเปั"นค�าตรงข้$ามการเปัล��ยนเปั"นค�าตรงข้$าม ใช้$ - -sign and magnitude

21 00010101+ =- 21 10010101= -sign and-magnitude

ใช้$ 2’s complement21 = 000101012

s complement= 11101010กล็)บค�า

แต�ล็ะบ�ต+ 1

-21 = 11101011


การบวกและการลบการบวกและการลบ ใช้$ 2’s complement :

- ใช้$หล(ก a-b = a+(-b)- ไม�ค�ดต(วทด และค�าส+งส,ดไม�เก�นข้องจำ�านวนบ�ต


การบวกและการลบการบวกและการลบ ใช้$ 1’s complement :

- ถ$าม�ต(วทดเก�ดข้./น จำะน�าไปับวกเข้$าก(บค�าผลล(พิธ์�ท��ได$


การค+ณการค+ณ จำ�านวนเต1มไม�ม�เคร2�องหมาย :

- ต(/งต(วค+ณให$ต�าแหน�งข้วาส,ดตรงก(บต(วต(/ง- ผลค+ณย�อยท��เก�ดข้./นต�าแหน�งข้วาส,ดให$ตรงต(วค+ณ- น�าผลค+ณย�อยมารวมก(น


การค+ณการค+ณ จำ�านวนเต1มม�เคร2�องหมาย (บวก)


การค+ณการค+ณ จำ�านวนเต1มม�เคร2�องหมาย (ลบ)

ผ�ดิ ถ/ก (ข้ยายผล็ค/ณิย�อย)


การค+ณการค+ณ อ(ลกอร�ท.�มข้องบ+ธ์


การค+ณการค+ณ


การหารการหาร


การบวกและลบเลข้ทศน�ยมการบวกและลบเลข้ทศน�ยม การตรวจำสอบค�า 0 การปัร(บเลข้ช้�/ก�าล(งให$เท�าก(น ท�าการบวกหร2อลบค�าข้องจำ�านวนน(/น (Mantissa) ปัร(บให$อย+�ในร+ปัแบบท(�วไปั

สถาปั�ตยกรรมคอมพิ�วเตอร� (Computer Architecture) 17โฟล็ว�ช้าร�ตแสดิงการบวกแล็ะล็บเล็ข้ที่ศน�ยม

(Z <--X+-Y)


การค+ณเลข้ทศน�ยมการค+ณเลข้ทศน�ยม

โฟล็ว�ช้าร�ตแสดิงการค/ณิเล็ข้ที่ศน�ยม (Z <-- X x Y)


การหารเลข้ทศน�ยมการหารเลข้ทศน�ยม

โฟล็ว�ช้าร�ตแสดิงการค/ณิเล็ข้ที่ศน�ยม (Z <-- X / Y)


Haft Adder และ Full Adder


ตารางค�าความจิร�งข้องการบวกเล็ข้ 2 บ�ต แล็ะวงจิรส&าหร)บการบวกเล็ข้ 2 บ�ต




ตารางค�าความจิร�งการบวกเล็ข้ 3 บ�ต (2 บ�ตแล็ะม�ต)วที่ดิ )แล็ะส)ญล็)กษณิ� Full Adder




วงจิร Full Adder ที่��เก�ดิจิาก 2HaftAdder ต)ว


Ripple-Carry AdderRipple-Carry Adder

- Ripple Carry Adder (ข้นาดิ 4 บ�ต)


Ripple-Carry AdderRipple-Carry Adder

ต)วบวกข้นาดิ 16 บ�ตที่��เก�ดิจิากการเร�ยงต�อก)นข้อง - Ripple Carry Adder 4 ต)ว


Full Subtractor Full Subtractor

ตารางค�าความจิร�งแล็ะส)ญล็)กษณิ�ข้อง Full Subtractor


Ripple-Borrow Subtractor


- Ripple Borrow Subtractor




ต)วล็บข้นาดิ 16 บ�ตที่��เก�ดิจิากการเร�ยงต�อก)นข้อง - Ripple Borrow Subtractor 4 ต)ว


วงจำรบวกและลบวงจำรบวกและลบ

วงจิรบวกแล็ะล็บ


Carry-LookaheadCarry-Lookahead

Full Adder ที่��สร�างเอาต�พิ1ตต)วที่ดิก�อก&าเน�ดิ (G) แล็ะต)วที่ดิแพิร� (P) ส&าหร)บใช้�ใน - Carry Lookahead


Carry-LookaheadCarry-Lookahead

Full Adder ที่��รวม - Carry Lookahead โดิย Full Adder


Serial MultiplierSerial Multiplier

SSSSSS S SSSSSSSSS


ต(วอย�างการค+ณท��ใช้$ Serial Multiplier

ต(วอย�างการค+ณท��ใช้$ Serial Multiplier

สถาปั�ตยกรรมคอมพิ�วเตอร� (Computer Architecture) 33 Array Multiplier


Serial DividerSerial Divider

Serial Divider

สถาปั�ตยกรรมคอมพิ�วเตอร� (Computer Architecture) 35ต)วอย�างการหารโดิยใช้� Serial Divider


Combination ALUCombination ALU

Combination ALU


Sequential ALUSequential ALU

Sequential ALU

Addi ti on AC := AC + DR

Subtracti on AC := AC – DR

Mul ti pl i cati on AC.MQ :=

DR x MQDivision

AC.MQ := MQ/DRAND AC := AC

AND DROR AC := AC

OR DR-EX OR AC := AC

XOR DRNOT AC :=NOT(AC)

สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ (computer architecture)

Documents