丹麥PR ELECTRONICS信號運算器5115A

丹麥PR ELECTRONICS信號運算器5115A

運算器（arithmetic unit）是計算機中執行各種算術和邏輯運算操作的部件。運算器的處理對象是數據，所以數據長度和計算機數據表示方法對運算器的性能影響*。運算器的基本操作包括加、減、乘、除四則運算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、比較和傳送等操作，亦稱算術邏輯部件（ALU）。實現運算器的操作，特別是四則運算，必須選擇合理的運算方法。

簡介

編輯

運算器由算術邏輯單元（ALU）、累加器、狀態寄存器、通用寄存器組等組成。算術邏輯運算單元（ALU）的基本功能為加、減、乘、除四則運算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、求補等操作。計算機運行時，運算器的操作和操作種類由控制器決定。運算器處理的數據來自存儲器；處理后的結果數據通常送回存儲器，或暫時寄存在運算器中。與Control Unit共同組成了CPU的核心部分。

2數據

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運算器的處理對象是數據，所以數據長度和計算機數據表示方法，對運算器的性能影響*。70年代微處理器常以1個、4個、8個、16個二進制位作為處理數據的基本單位。大多數通用計算機則以16、32、64位作為運算器處理數據的長度。能對一個數據的所有位同時進行處理的運算器稱為并行運算器。如果一次只處理一位，則稱為串行運算器。有的運算器一次可處理幾位 （通常為6或8位），一個完整的數據分成若干段進行計算，稱為串/并行運算器。運算器往往只處理一種長度的數據。有的也能處理幾種不同長度的數據，如半字長運算、雙倍字長運算、四倍字長運算等。有的數據長度可以在運算過程中，稱為變字長運算。

按照數據的不同表示方法，可以有二進制運算器、十進制運算器、十六進制運算器、定點整數運算器、定點小數運算器、浮點數運算器等。按照數據的性質，有地址運算器和字符運算器等。

它的主要功能是進行算術運算和邏輯運算

 LSQ052 ? ? LSQ053 ? ? LSQ054 ? ? LSQ081 ? LSA2B ?預接線限位開關?
LSQ117-QC ? ? LSQ2H4KP227 ? LSQ2L4M321 ? ?LSQ300 ? ??
LSQA1A278 ? ? LSQA1A313 ? ? LSQA3K129 ? ? LSQA3K163 ? ?
LSQA6B314 ? ? LSQE3K318 ? ? LSQH1A322 ? ? LSQJ1A213 ? ?
LSQL7M122 ? ? LSQL7M123 ? ? LSQM6D315 ? ? LSQMC7N147 ? ?
LSQMC7N148 ? ?LSQMC7N311 ? ?LSQR1A316 ? ? LSQUB7N191 ? ?
LSQUC3K170 ? ?LSQUC5K272 ? ?LSQYAB4LX249 ?LSQYFB3K125-QC?
LSQYUB3KC319 ?LSQZ55C259 ? ?LSR1A ? ? ? ? LSR1A-4N ??
LSR1ADD ? ?LSR1E ? ? ?LSR2B ? ? ?LSR2R ? ? ?LSR3K
LSR3K1 ? ? LSR3K-4M ? LSR4L ? ? ?LSR5A ? ? ?
LSR6B ? ? ?LSR6B-4M ? LSR7L ? ? ?LSR9A ? ? ?
LSS1H ? ? ?LSS1H-4N ? LSS1HDD ? ?LSS1HDD-C ? ?
LST1H ? ? ?LST1H-1C ? LSU1A ? ? ?LSU1A1 ? ??
LSU1A-1B ? LSU1A4 ? ? LSU1A-4R ? LSU1J ? ? ?
LSU2B ? ? ?LSU2R ? ? ?LSU3K ? ? ?LSU3K1 ? ??
LSU3K-1A ? LSU3K-2J ? LSU4L ? ? ?LSU5A ? ? ?
LSU6B ? ? ?LSU7L ? ? ?LSU8A ? ? ?LSU9A ? ? ?
LSV1A ? ? ?LSV1J ? ? ?LSV2B ? ? ?LSV3K ? ? ?
LSV4L ? ? ?LSV5A ? ? ?LSV6B ? ? ?LSV7L ? ? ?
LSW1A ? ? ?LSW1A5 ? ? LSW1E ? ? ?LSW2B ? ? ?
LSW3K ? ? ?LSW3N ? ? ?LSW4L ? ? ?LSW5A ? ? ?
LSW6B ? ? ?LSW7L ? ? ?LSX4A3K ? ?LSX4A4L ? ?
LSX4C3K ? ?LSX4D3K ? ?LSX4M4N ? ?LSXA3E ? ??
LSXA3E-1A ? ?LSXA3K ? ? ? LSXA3K1-1C ? LSXA3K1-2C ? ?
LSXA3K-1A ? ?LSXA3K-1C ? ?LSXA3K-2C ? ?LSXA3K-2J ? ?
LSXA3K-2K ? ?LSXA3K-4M ? ?LSXA3K5 ? ? ?LSXA3K-5C ? ?
LSXA4K ? ? ? LSXA4K-1A ? ?LSXA4K-2C ? ?LSXA4K-2J ? ?
LSXA4K-2K ? ?LSXA4K-4M ? ?LSXA4L ? ? ? LSXA4L1 ? ?
LSXA4L13-2J ?LSXA4L-1A ? ?LSXA4L-1C ? ?LSXA4L2-1C ? ?
LSXA4L-2C ? ?LSXA4L3-2C ? LSXA4L4-2C ? LSXA4L-4M ? ?
LSXA4L-5C ? ?LSXA4S ? ? ? LSXA4S5 ? ? ?LSXA7L ? ??
LSXA7S1-1C ? LSXA7S-2 ? ? LSXA7S2-1C ? LSXB3K ? ??
LSXB3K-4M ? ?LSXB4L ? ? ? LSXB4L-1C ? ?LSXB4L-4M ? ?
LSXC3E ? ? ? LSXC3K ? ? ? LSXK ? ? ? LSXL ? ??
LSXS ? ? ? LSXD3E ? ? ? LSXD3K ? ? ? LSXD3K6 ? ?
LSXD4K ? ? ? LSXD4L ? ? ? LSXD4L6 ? ? ?LSXD7L ? ??
LSXE3K ? ? ? LSXE3K3 ? ? ?LSXE3K4 ? ? ?LSXE4K ? ??
LSXE4L ? ? ? LSXF3K ? ? ? LSXF3K5 ? ? ?LSXF4L ? ??
LSXF7L ? ? ? LSXF7L5 ? ? ?LSXH3K ? ? ? LSXH3K-2C ? ?
LSXH3K-4M ? ?LSXH4K ? ? ? LSXH4K4 ? ? ?LSXH4L ? ??
LSXH4L-4 ? ? LSXH7L4-1A ? LSXJ3E-7A ? ?LSXJ3K-7A ? ?
LSXJ4L-7A ? ?LSXJ7L-7A ? ?LSXK3K-8A ? ?LSXK4L-8A ? ?
LSXL4M ? ? ? LSXL4M4 ? ? ?LSXL7M-2C ? ?LSXM4N ? ??
LSXM4N-1A ? ?LSXM4N-1C ? ?LSXM4N-2C ? ?LSXM4N-2J ? ?
LSXM4N3-1A ? LSXM4N4 ? ? ?LSXM4N4-1A ? LSXM4N-4M ? ?
LSXM4N5 ? ? ?LSXM4N5-1A ? LSXM4N-5C ? ?LSXM4N-9A ? ?
LSXM7N ? ? ? LSXM7N-1A ? ?LSXN3K ? ? ? LSXN3K-1A ? ?
LSXN3K-4M ? ?LSXN4K ? ? ? LSXN4L ? ? ? LSXN4L4 ? ?
LSXN7L ? ? ? LSXP3E ? ? ? LSXP3K ? ? ? LSXP3K1 ? ?
LSXP3K-1A ? ?LSXP3K-1C ? ?LSXP3K3 ? ? ?LSXP3K-5C ? ?

3操作

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運算器能執行多少種操作和操作速度，標志著運算器能力的強弱，甚至標志著計算機本身的能力。運算器基本的操作是加法。一個數與零相加，等于簡單地傳送這個數。將一個數的代碼求補，與另一個數相加，相當于從后一個數中減去前一個數。將兩個數相減可以比較它們的大小。

左右移位是運算器的基本操作。在有符號的數中，符號不動而只移數據位，稱為算術移位。若數據連同符號的所有位一齊移動，稱為邏輯移位。若將數據的位與低位鏈接進行邏輯移位，稱為循環移位。

運算器的邏輯操作可將兩個數據按位進行與、或、異或，以及將一個數據的各位求非。有的運算器還能進行二值代碼的16種邏輯操作。

乘、除法操作較為復雜。很多計算機的運算器能直接完成這些操作。乘法操作是以加法操作為基礎的，由乘數的一位或幾位譯碼控制逐次產生部分積，部分積相加得乘積。除法則又常以乘法為基礎，即選定若干因子乘以除數，使它近似為1，這些因子乘被除數則得商。沒有執行乘法、除法硬件的計算機可用程序實現乘、除，但速度慢得多。有的運算器還能執行在一批數中尋求大數，對一批數據連續執行同一種操作，求平方根等復雜操作。

4運算方法

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實現運算器的操作，特別是四則運算，必須選擇合理的運算方法。它直接影響運算器的性能，也關系到運算器的結構和成本。另外，在進行數值計算時，結果的有效數位可能較長，必須截取一定的有效數位，由此而產生低有效數位的舍入問題。選用的舍入規則也影響到計算結果的精確度。在選擇計算機的數的表示方式時，應當全面考慮以下幾個因素：要表示的數的類型（小數、整數、實數和復數）：決定表示方式，可能遇到的數值范圍：確定存儲、處理能力。數值精確度：處理能力相關；數據存儲和處理所需要的硬件代價：造價高低。

兩種常用格式：定點格式：定點格式容許的數值范圍有限，但要求的處理硬件比較簡單；浮點格式：容許的數值范圍很大，但要求的處理硬件比較復雜。

1、定點數表示法：定點指小數點的位置固定，為了處理方便，一般分為定點純整數和純小數。

2、浮點數表示法：由于所需表示的數值取值范圍相差十分懸殊，給存儲和計算帶來諸多不便，因此出現了浮點運算法。

浮點表示法，即小數點的位置是浮動的。其思想來源于科學計數法。IEEE754的浮點數（比較特殊）浮點數的規格化：主要解決同一浮點數表示形式的不性問題。規定 ，否則尾數要進行左移或右移。

機器零的概念：尾數為0或是階碼值小于所能表示的小數。

3、十進制數串的表示方法：由于人們對十進制比較熟悉，因此在計算機中要增加對十進制運算的支持。兩種方式：將十進制數變為二進制數運算，輸出時再由二進制變為十進制。直接的十進制運算。直接運算的表示方法：字符串形式：用于非數值計算領域、壓縮的十進制數串：分為定長和不定長兩種。需要相應的十進制運算器和指令支持。

4、自定義數據表示：標志符數據表示、描述符數據表示。區別：標志符與每個數據相連，二者合起來存放在一個存儲單元，而描述符要和數據分開存放；描述符表示中，先訪問描述符，后訪問數據，至少增加一次訪存；描述符是程序的一部分，而不是數據的一部分。原碼：比較自然的表示法，位表示符號，0為正，1為負。優點：簡單易懂。缺點：加減法運算復雜。補碼：加減法運算方便，減法可以轉換為加法。定點小數的補碼。定點整數的補碼，反碼：為計算補碼方便而引入。由反碼求補碼：符號位置1，各位取反，末位加1。移碼：用于階碼的表示，兩個移碼容易比較大小，便于對階。

ASCII碼 輸入碼：用于漢字輸入；漢字的存儲；字模碼：用于漢字的顯示。余數處理的兩種方法：恢復余數法：運算步驟不確定，控制復雜，不適合計算機運算。加減交替法：不恢復余數，運算步驟確定，適合計算機操作。邏輯數概念：不帶符號的二進制數。四種邏輯運算：邏輯非、邏輯加、邏輯乘、邏輯異。多功能算術/邏輯運算單元（ALU） 并行進位，行波進位加/減法器存在的兩個問題：運算時間長，行波進位加/減法器只能完成加法和減法，而不能完成邏輯操作，控制端M用來控制作算術運算還是邏輯運算，兩種運算的區別在于是否對進位進行處理。M=0時，對進位無影響，為算術運算；M=1時，進位被為邏輯運算。正邏輯中，“1”用高電平表示，“0”用低電平表示，而負邏輯剛好相反。邏輯與負邏輯的關系為，正邏輯的“與”到負邏輯中變為“或”，即+·互換。