ch4-6 数值的机器运算--运算器的基本组成
计算器的组成及其主要部件
计算器的组成及其主要部件计算器是一种电子设备，用于进行数学计算和简单的数值处理。
它通常由多个主要部件组成，包括输入设备、控制单元、算术逻辑单元、存储器、显示器和电源等。
下面将详细介绍计算器的组成及其主要部件。
1.输入设备：计算器的输入设备用于接收用户输入的数值和操作符号。
最常见的输入设备是键盘，用户可以通过键盘输入数字、运算符和其他操作命令。
一些高级计算器还配备了触摸屏，用户可以直接在屏幕上输入。
此外，一些计算器还可通过外部接口与计算机或其他设备进行连接，实现更广泛的输入方式。
2.控制单元：控制单元是计算器的核心部分，负责控制和协调计算器的各个部件。
它接收来自输入设备的指令，将其转换为计算机可执行的指令，并传递给算术逻辑单元进行计算。
控制单元还负责管理存储器和显示器等其他部件的读写操作。
3.算术逻辑单元(ALU)：算术逻辑单元是计算器进行数学计算和逻辑运算的关键部件。
它可以执行加法、减法、乘法、除法等基本算术运算，以及逻辑运算和位运算等。
算术逻辑单元由一组电子门电路组成，能够对输入的数字和运算符进行处理，并输出计算结果。
4.存储器：存储器用于储存计算器运行过程中需要的数据和指令。
通常，计算器的存储器分为两种类型：临时存储器和永久存储器。
临时存储器用于储存中间结果和临时数据，一般随计算器的关闭而清空。
永久存储器（也称为内存）用于储存用户自定义的函数、常量和数据等，使其在计算器关闭后依然保留。
5.显示器：显示器用于显示计算器的输入和输出结果。
常见的显示器类型包括液晶显示器(LCD)和发光二极管(LED)显示器。
显示器通常分为一行或多行，可以显示数字、运算符和其他字符。
一些高级计算器还具有图形显示功能，可以显示图形和图表。
6.电源：计算器的电源部分通常由内置的电池或外部电源供应器提供电能。
计算器的电源可以是电池、太阳能电池、交流电适配器等。
电源为计算器提供所需的电能，使其能够正常运行。
除了上述主要部件，一些高级计算器还配备了其他附加功能，例如科学计算器可以进行复杂的科学计算，金融计算器可以进行财务和投资计算，编程计算器可以进行简单的程序编写和执行，图形计算器可以进行二维和三维图形绘制等。
运算器的基础概念
运算器的基础概念运算器是计算机的核心组成部分，也是计算机进行运算和处理信息的关键部件。
它负责执行计算机程序中的算术和逻辑运算，以及数据的存储和传输操作。
运算器的基础概念涉及到运算器的结构、功能和原理等方面。
首先，运算器由多个逻辑单元组成，主要包括算术逻辑单元（ALU）和寄存器。
其中，ALU是运算器的核心部件，负责执行算术和逻辑运算，包括加法、减法、乘法、除法、逻辑与、逻辑或、位移等操作。
寄存器用于存储运算数据和运算结果，常见的寄存器包括累加器、状态寄存器和程序计数器等。
其次，运算器的功能包括数据运算和控制操作两个方面。
数据运算是通过对输入数据进行运算操作，得到运算结果。
在运算过程中，可以进行不同数据类型的运算，如整数运算、浮点数运算、逻辑运算等。
控制操作是根据指令进行各种控制操作，包括数据的读取和存储、运算的开始和结束、判断和转移等。
通过控制操作，运算器可以按照程序的逻辑要求执行运算和处理操作。
此外，运算器的工作原理是基于二进制计算的。
计算机中的所有数据和指令都是以二进制形式表示的，运算器通过对二进制数据进行运算和处理，得到最终结果。
在二进制计算中，数据和指令都以位的形式进行存储和操作，通过位运算和逻辑运算来实现不同的计算功能。
在运算过程中，运算器会根据指令的要求，对不同位的数据进行相应的运算操作，并根据结果进行调整。
最后，运算器的性能可以通过多种指标来衡量，包括运算速度、运算精度和运算能力等。
运算速度是指运算器每秒钟能够执行的运算速度，通常以时钟周期来衡量，时钟频率越高，运算速度越快。
运算精度是指运算器在进行运算时能够保持的有效位数，一般用位数或者小数位数来表示，精度越高，计算结果越准确。
运算能力是指运算器能够执行的不同类型运算的种类和范围，包括整数运算、浮点数运算、逻辑运算等。
综上所述，运算器作为计算机的核心部件，具有多种功能和特点。
它通过对输入数据进行运算和处理，得到最终结果，并通过控制操作来实现不同的功能。
运算器组成实验原理
运算器组成实验原理
运算器是计算机的关键部件之一，它负责执行各种数学和逻辑运算。
一个基本的运算器通常由算术逻辑单元（ALU）、控
制器和寄存器组成。
算术逻辑单元（ALU）是运算器的核心部件，它负责执行各
种算术和逻辑运算，如加法、减法、与、或等。
ALU通常由
一组逻辑门、加法器和寄存器组成。
逻辑门用于执行逻辑运算，如与门和或门可以实现与和或运算。
加法器用于执行加法运算，可以将两个二进制数相加并得到结果。
寄存器用于存储运算的中间结果或最终结果。
控制器是运算器的另一个重要组成部分，它负责调度和控制ALU的操作。
控制器根据指令和输入信号来确定ALU要执行
的操作，并将结果存储到相应的寄存器中。
控制器通常由逻辑电路和状态机组成，它可以根据不同的输入信号和状态来产生相应的控制信号。
寄存器是运算器中的存储设备，用于存储数据和中间结果。
寄存器可以存储一个或多个位的数据，并且可以通过地址进行读写操作。
在运算器中，寄存器主要用于存储操作数和结果。
运算器通常具有多个寄存器，以便同时执行多个运算。
总的来说，运算器的组成实验原理主要是基于逻辑门、加法器、寄存器和控制器的组合和控制。
通过合理的设计和控制，可以实现各种数学和逻辑运算，从而完成计算机的核心功能。
运算器原理
运算器原理运算器是计算机中的一个重要部件，它负责进行各种数学运算，包括加减乘除、逻辑运算等。
在计算机中，运算器的设计和实现直接影响着计算机的运算速度和精度。
本文将介绍运算器的原理，包括运算器的基本结构、运算器的工作原理以及运算器的优化方法。
首先，我们来看一下运算器的基本结构。
运算器通常由算术逻辑单元（ALU）、寄存器和控制部件组成。
ALU是运算器的核心部件，负责执行各种算术和逻辑运算。
寄存器用于暂时存储运算中的数据，而控制部件则负责指挥各个部件的工作，使整个运算器能够按照预定的顺序完成各种运算任务。
其次，我们来了解一下运算器的工作原理。
在进行运算时，运算器会从寄存器中读取需要进行运算的数据，然后将这些数据送入ALU中进行运算。
ALU根据控制部件的指令，执行相应的运算操作，将结果存储回寄存器中。
在进行逻辑运算时，ALU会根据输入的逻辑值执行相应的逻辑运算，并将结果返回给寄存器。
控制部件负责协调各个部件的工作，使整个运算过程能够按照预定的步骤进行。
最后，我们来讨论一下运算器的优化方法。
为了提高计算机的运算速度和精度，可以采取一些优化措施来优化运算器的设计。
例如，可以采用并行计算的方式来提高运算速度，将多个运算任务同时进行，从而缩短计算时间。
此外，还可以采用流水线技术来优化运算器的设计，将运算过程分解成多个阶段，使各个阶段可以并行进行，从而提高运算效率。
另外，还可以采用硬件加速的方法来优化运算器的设计，使用专门的硬件来加速某些常见的运算操作，提高运算速度。
总之，运算器作为计算机中的重要部件，其设计和实现直接影响着计算机的运算速度和精度。
通过对运算器的原理进行深入了解，可以更好地理解计算机的运算过程，为优化计算机的性能提供参考。
希望本文能够帮助读者对运算器有一个更清晰的认识，对计算机的工作原理有一个更深入的理解。
运算器
运算器的逻辑操作可将两个数据按位进行与、或、异或，以及将一个数据的各位求非。有的运算器还能进行 二值代码的16种逻辑操作。
运算器是计算机中处理数据的功能部件。对数据处理主要包括数据的算术运算和逻辑数据的逻辑操作。因此, 实现对数据的算术与逻辑运算是运算器的核心功能。
基本理论
数据 操作
运算方法 结构
运算器运算器的处理对象是数据，所以数据长度和计算机数据表示方法，对运算器的性能影响极大。70年代 微处理器常以1个、4个、8个、16个二进制位作为处理数据的基本单位。大多数通用计算机则以16、32、64位作 为运算器处理数据的长度。能对一个数据的所有位同时进行处理的运算器称为并行运算器。如果一次只处理一位， 则称为串行运算器。有的运算器一次可处理几位 （通常为6或8位），一个完整的数据分成若干段进行计算，称 为串/并行运算器。运算器往往只处理一种长度的数据。有的也能处理几种不同长度的数据，如半字长运算、双倍 字长运算、四倍字长运算等。有的数据长度可以在运算过程中指定，称为变字长运算。
Babbage的蒸汽动力计算机虽然最终没有完成，以今天的标准看也是非常原始的，然而，它勾画出现代通用 计算机的基本功能部分，在概念上是一个突破。
在接下来的若干年中，许多工程师在另一些方面取得了重要的进步，美国人Herman Hollerith（18601929），根据提花织布机的原理发明了穿孔片计算机，并带入商业领域建立公司。
实现运算器的操作，特别是四则运算，必须选择合理的运算方法。它直接影响运算器的性能，也关系到运算 器的结构和成本。另外，在进行数值计算时，结果的有效数位可能较长，必须截取一定的有效数位，由此而产生 最低有效数位的舍入问题。选用的舍入规则也影响到计算结果的精确度。在选择计算机的数的表示方式时，应当 全面考虑以下几个因素：要表示的数的类型（小数、整数、实数和复数）：决定表示方式，可能遇到的数值范围： 确定存储、处理能力。数值精确度：处理能力相关；数据存储和处理所需要的硬件代价：造价高低。
计算机各个部件的组成
计算机各个部件的组成计算机是由各个部件组成的复杂系统。
这些部件协同工作，以实现计算、存储和处理数据的功能。
下面将介绍计算机的各个部件及其功能。
1. 中央处理器（CPU）：CPU是计算机的核心部件，负责执行计算机程序中的指令。
它包括运算器和控制器两个主要部分。
运算器执行算术和逻辑运算，控制器负责控制和协调整个计算机系统的运行。
2. 内存（RAM）：内存是计算机用来存储数据和程序的地方。
它以字节为单位存储数据，可以快速读写。
内存分为主存和辅助存储器，主存是CPU可以直接访问的存储器，而辅助存储器如硬盘、固态硬盘等则用于长期存储数据。
3. 硬盘：硬盘是计算机的主要存储设备，用于存储操作系统、程序和文件。
它采用磁盘片和读写头的结构，可以高速读写大量数据。
4. 显卡：显卡是计算机的图形处理部件，负责将计算机处理的图像信息转换成可以显示在屏幕上的信号。
显卡通常包括图形处理器（GPU）和显存，可以提供高清晰度和高性能的图像处理能力。
5. 主板：主板是计算机的核心电路板，连接并支持各个部件的工作。
它提供了CPU、内存、扩展槽、接口等的连接和通信功能，使各个部件能够协同工作。
6. 电源：电源为计算机提供电能，是计算机的动力源。
它将电流转换为计算机需要的各种电压，确保计算机正常运行。
7. 显示器：显示器用于显示计算机处理的图像和文字信息。
现代显示器通常采用液晶显示技术，可以提供高分辨率和色彩还原能力。
8. 键盘和鼠标：键盘和鼠标是计算机的输入设备。
键盘用于输入文字和命令，鼠标用于控制光标和进行操作。
9. 光驱和读卡器：光驱用于读取和写入光盘（如CD、DVD），读卡器用于读取存储在各种存储卡中的数据。
10. 网络接口卡：网络接口卡用于连接计算机与局域网或互联网，实现计算机之间的数据传输和通信。
11. 声卡：声卡是计算机的音频处理部件，负责录音、播放和处理音频信号。
12. 散热器：散热器用于散热，保持计算机各个部件的温度在安全范围内。
计算器知识详解
计算器知识详解计算器是一种常见的电子设备，用于进行数学运算和计算。
它可以迅速准确地完成各种复杂的数值计算任务，方便人们的生活和工作。
本文将为您详细介绍计算器的基本原理、常用功能和使用技巧。
一、计算器的基本原理计算器内部通常由主控芯片、显示屏、按键和电源等组成。
主控芯片是计算器的核心部件，负责处理各种计算任务。
显示屏用于显示输入数字和计算结果等信息。
按键用于输入数字、运算符和其他命令。
电源提供计算器的工作电力。
二、常用功能介绍1. 四则运算：计算器可以进行加减乘除等基本运算，通过按下相应的数字键和运算符键，即可完成各种算术计算。
计算器还可以进行连续运算，如输入2+3=，按下“=”键会得到结果5，再按下“+”键，然后输入4，最后按下“=”键则得到结果9。
2. 百分数计算：计算器还可以进行百分数的快速计算。
将一个数乘以百分数，可以通过先输入数值，再按下“×”键，然后输入百分数，最后按下“%”键，即可得到计算结果。
3. 开平方和开立方：计算器可以对数值进行开方和开立方运算。
输入待开方或待开立方的数值后，按下相应的键（通常为“√”和“^3”），即可得到结果。
4. 科学计数法：计算器支持科学计数法的输入和输出。
通过按下相应的键（通常为“E”或“EXP”），可以输入或输出更大或更小的数值。
5. 存储功能：许多计算器还具有存储功能，可以将一些常用数值保存在内存中，方便后续使用。
通过按下“M+”和“M-”等键，可以将当前结果存储到内存中或从内存中读取数值。
6. 单位换算：一些高级计算器还支持单位换算功能。
通过选择不同的单位，输入数值后按下相应的换算键，即可实现长度、重量、温度等单位的相互转换。
三、使用技巧1. 熟悉按键布局：不同品牌和型号的计算器按键布局可能有所不同，使用前应先熟悉并掌握按键的功能。
2. 注意运算优先级：在进行复杂的计算时，要注意运算符的优先级。
括号可以改变运算的优先级，为了确保计算结果的准确性，可以在需要的地方添加括号。
计算机基本结构
计算机基本结构计算机基本结构是指计算机系统中各个组成部分的组织和联系方式，包括硬件和软件两个层面。
硬件层面主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等；软件层面主要包括操作系统、应用程序等。
计算机的基本结构决定着计算机的性能和功能。
一、中央处理器（CPU）中央处理器是计算机硬件中的核心部件，负责执行各种计算和控制指令。
它由运算器（ALU）、控制器和寄存器组成。
运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器负责解析和执行指令，寄存器用于存储数据和指令。
1. 运算器（ALU）运算器是计算机中的算术和逻辑运算单元，它可以对数据进行加、减、乘、除等各种运算操作，同时还可以进行逻辑运算，如与、或、非等。
运算器的性能直接影响计算机的运算速度和处理能力。
2. 控制器控制器是计算机中的指令解析和执行单元，它负责解析指令、控制各个部件的工作顺序以及处理异常情况。
通过控制器，计算机可以按照指令的要求完成各种操作。
3. 寄存器寄存器是计算机中的高速存储器，用于存储正在运行的指令和数据。
计算机中有多个寄存器，包括通用寄存器、程序计数器、指令寄存器等，它们具有不同的功能和用途。
二、存储器存储器是计算机中的数据存储部件，主要分为内存和外存两种形式。
内存是计算机中的主要存储介质，用于存储正在运行的程序和数据；外存则是辅助的存储介质，用于离线存储和长期保存数据。
1. 内存内存是计算机中的主要存储器，分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种类型。
RAM用于存储程序和数据，可读写；ROM用于存储固定的程序和数据，只读。
内存的容量和速度直接影响计算机的性能。
2. 外存外存主要包括硬盘、光盘、U盘等存储介质，用于离线存储和长期保存数据。
外存容量一般较大，但访问速度相对较慢。
三、输入输出设备输入输出设备是计算机与外部环境交互的接口，主要用于数据的输入和输出。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等；输出设备包括显示器、打印机、音响等。
微处理器的组成
微处理器的组成
微处理器包括两个主要部分，运算器和掌握器。
1.运算器:是计算机中进行数据加工的部件，其主要功能包括：（1)执行数值数据的算术加减乘除等运算，执行规律数据的与或非等规律运算，由一个被称为ALU 的线路完成。
（2）临时存放参与运算的数据和中间结果，由多个通用寄存器来担当。
（3）运算器通常也是数据传输的通路。
2.掌握器
计算机中掌握执行指令部件，要向计算机各功能部件供应每一时刻协同运行所需的掌握信号。
其主要功能包括：
（1）正确执行每条指令：首先是取来一条指令，接着分析这条指令，再按指令格式和功能执行这条指令。
（2）保证指令按规定序列自动连续地执行。
（3）对各种特别状况和恳求准时响应和处理。
3.CPU中的主要寄存器：
（1）累加器（A）：使用最频繁的寄存器，协作ALU进行各种数据处理。
（2）数据寄存器(DR)：是通过数据总线向存储器和I/O设备读写数据的暂存单元。
（3）指令寄存器(IR)：暂存当前指令。
（4）指令译码器(ID)：将每条指令译码变成掌握电平。
（5）程序计数器(PC)：存放当前指令地址。
CPU执行程序时，先按PC给出的地址到存储器取一条指令，PC自动加1。
CPU执行完一条指令，再到存储器取下一条指令。
（6）地址寄存器(AR)：用于保存当前CPU所要访问的内存单元或I/O 设备的地址。
计算器的组成及其主要部件
计算器的组成及其主要部件
计算器是我们日常生活中最常使用的电子设备之一，它可以帮助我们轻松解决各种复杂的数学问题。
计算器一般有科学计算器、金融计算器、多功能计算器等不同类型。
今天，我们就来了解一下计算器的组成及其主要部件。
计算器的组成由三大部分组成：输入设备、处理器和输出设备。
输入设备是指杆式键盘、键盘、液晶显示器等各种操作设备，用于输入不同的运算变量、数据和命令，实现用户和计算机之间的交互。
另外，计算器还有通用处理器以及它配置的新的地址总线和数据总线，这两个总线使计算机能够同时处理多个不同的任务。
最后，计算器的输出设备可以通过打印机或屏幕将计算的结果呈现给用户。
计算器的主要部件也可以分为三类：运算元件、存储器和控制器。
其中，运算元件是指能够处理变量和数据的硬件系统，包括指令寄存器、操作寄存器、查询寄存器、暂存器等。
而存储器则是指能够将程序及其控制信息和数据存储起来的设备，包括内存、外部存储器等。
最后，控制器负责管理整个计算机系统，控制计算机系统中各个部件之间的协调工作。
从以上介绍中我们可以看出，计算器的组成及其主要部件有着千丝万缕的关系。
计算器的三大部分：输入设备、处理器和输出设备，配合着运算元件、存储器和控制器，共同完成计算器的功能。
它们的互动共同作用，使计算器能够准确、快速地计算出各种复杂的数学问题，从而为我们的生活和工作带来了极大的方便。
组成计算机的六个基本部件
组成计算机的六个基本部件计算机，这个我们日常生活中不可或缺的小家伙，真是个神奇的存在！说实话，想象一下没有它的日子，简直就像是少了盐的菜，淡得要命。
今天咱们来聊聊组成计算机的六个基本部件，看看它们是怎么让这台机器变得如此聪明、如此厉害的！1. 处理器（CPU）1.1 处理器，简称CPU，这玩意儿可真是计算机的大脑！它负责执行所有的计算和逻辑判断，基本上就是“命令的发号施令者”。
想象一下，CPU就像是一位指挥家，指挥着整个乐团，每一个音符都得听它的。
只要CPU一忙起来，整个计算机就开始活跃起来，什么数据处理、游戏运算，统统都靠它。
1.2 有时候，人们会说CPU是计算机的“心脏”，因为它的运转直接关系到计算机的性能。
越高的主频和更多的核心数，意味着处理速度越快，工作效率更高。
就像你找工作，面试的时候，有一堆经验和技能肯定更能吸引老板的目光呀！不过，别以为只有CPU好就够了，下面的部件同样重要哦！2. 主板2.1 接下来是主板，简单来说就是计算机的“交通枢纽”。
所有的部件都得通过主板互相沟通，就像是城市的交警，保证每个信号都能顺畅通过。
主板上的插槽、接口、芯片等等，都是为了让不同的硬件能够相互配合、合作无间。
要是没有主板，计算机就像无头苍蝇，乱飞乱撞，根本没法工作。
2.2 有了主板，咱们才能把其他的硬件接上去。
比如内存、显卡、硬盘等等，都得靠主板来联系。
主板上的元件就像一群和谐的小伙伴，彼此配合得天衣无缝，确保计算机的高效运转。
要知道，选择一块好的主板，就像选对了团队合作的小伙伴，关键时刻能拉你一把！3. 内存（RAM）3.1 内存，或者说RAM，真是个短小精悍的家伙！它负责临时存储数据，就像你记笔记时随手写下来的重要信息。
数据处理的时候，CPU需要快速访问这些信息，而内存就像是它的“记忆力”，让计算机在处理数据时反应灵敏，速度飞快。
想象一下，如果没有内存，计算机每次都要去硬盘找数据，那速度得慢到啥样？3.2 当然，内存的大小和速度直接影响计算机的性能。
计算机的工作原理与基本组成
计算机的工作原理与基本组成计算机是一种能够按照程序进行自动运算和处理信息的电子设备。
它的工作原理和基本组成对于现代社会的发展具有重要的意义。
本文将从计算机的工作原理和基本组成两个方面进行论述。
一、计算机的工作原理计算机的工作原理基于数字电路和逻辑运算。
其核心是中央处理器（Central Processing Unit, CPU）和存储器，辅以输入设备和输出设备。
1. 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心，负责执行指令、进行运算和控制计算机的各个部件。
它由算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit, ALU）、控制单元（Control Unit, CU）和寄存器组成。
ALU负责计算和逻辑运算，CU负责控制和协调计算机内部的各个部件。
寄存器用于暂时存储数据和指令。
2. 存储器存储器用于存储计算机运行时所需的数据和指令。
根据其访问方式和性能，可以分为主存储器和辅助存储器。
主存储器是CPU直接访问的，包括随机存储器（Random Access Memory, RAM）和只读存储器（Read-Only Memory, ROM）。
辅助存储器用于长期存储数据和程序，如硬盘、光盘和闪存等。
3. 输入设备和输出设备输入设备用于将外部信息转换为计算机可以处理的信号，如键盘、鼠标和扫描仪等。
输出设备用于将计算机处理后的结果显示或输出到外部介质，如显示器、打印机和投影仪等。
二、计算机的基本组成计算机的基本组成包括硬件和软件两个方面。
1. 硬件硬件是计算机的实体部分，包括中央处理器、存储器、输入设备、输出设备和通信设备等。
它们通过总线互联，形成一个完整的计算机系统。
硬件的选择和配置直接影响计算机的性能和功能。
2. 软件软件是计算机的操作系统和各种应用程序。
操作系统负责管理计算机的硬件资源和提供用户与计算机的接口。
应用程序根据用户的需求进行开发，可以实现各种功能，如文字处理、图像处理和数据分析等。
软件分为系统软件和应用软件。
cpu中用来对数据进行各种算术运算和逻辑运算的部件
cpu中用来对数据进行各种算术运算和逻辑运算的部件CPU是计算机的核心部件，它负责执行各种算术运算和逻辑运算，以处理和执行计算机程序中的指令。
CPU中的运算部件是实现这些功能的关键部分。
一、算术运算部件CPU中的算术运算部件主要负责执行加、减、乘、除等算术运算。
这些运算在计算机程序中非常常见，例如在处理数值数据、进行数学计算或执行科学计算时。
1. 加法器：加法器是CPU中最基本的算术运算部件，用于执行加法运算。
它接收两个操作数，并将它们相加，生成结果。
加法器在CPU中通常是多位的，可以处理不同长度的数据。
2. 减法器：减法器与加法器类似，用于执行减法运算。
它接收两个操作数，并将它们相减，生成结果。
3. 乘法器：乘法器用于执行乘法运算。
它接收两个操作数，并将它们相乘，生成结果。
乘法器在CPU中通常是多位的，可以处理不同长度的数据。
4. 除法器：除法器用于执行除法运算。
它接收两个操作数，其中一个作为被除数，另一个作为除数，生成商和余数。
除法器在CPU中通常是多位的，可以处理不同长度的数据。
二、逻辑运算部件CPU中的逻辑运算部件主要负责执行逻辑运算，如与、或、非等。
这些运算在计算机程序中也非常常见，例如在处理布尔逻辑、条件判断或控制流程时。
1. 逻辑与门：逻辑与门用于执行逻辑与运算。
它接收两个操作数，只有当两个操作数都为真时，结果才为真。
2. 逻辑或门：逻辑或门用于执行逻辑或运算。
它接收两个操作数，只要其中一个操作数为真，结果就为真。
3. 逻辑非门：逻辑非门用于执行逻辑非运算。
它接收一个操作数，并对其取反。
如果操作数为真，结果为假；如果操作数为假，结果为真。
除了以上介绍的算术运算和逻辑运算部件外，CPU中还可能包含其他类型的运算部件，如移位器、比较器等，以满足不同的计算需求。
三、总结CPU中的运算部件是实现计算机程序中各种算术和逻辑运算的关键部分。
这些部件通过精心的设计和优化，使得CPU能够高效地完成各种复杂的计算任务。
运算器的功能和组成
1.1 计算机的发展、应用和分类
1.1.1 计算机的发展概况 3、第三代计算机 （1） 60年代中期~~70年代初期 （2） 主要特征：中、小规模集成电路作为电子器 件 （3） 操作系统的出现 （4） 特点：体积与功耗都得到了进一步的减小， 可靠性和运算速度进一步提高。不仅用于科 学计算，还用于文字处理、企业管理、自动 控制等领 域， 出现了管理信息系统，可用于 生产管理、交通管理、情报检索等领域。
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1.4 计算机系统硬件和软件的结合
1.4.1 软件与硬件的逻辑等价 1、含义： （1） 任何一个由软件所完成的操作也可以直接由硬 件来实现 （2） 任何一条由硬件所执行的指令也能用软件来完 成 2、固件（Firmware）： 固件是一种界于传统的软件和硬件之间的实体，功能 上类似软件，但形态上又是硬件。 微程序是计算机硬件和软件相结合的重要形式。
3
第一章
概 论
计算机（Computer）：
1、 概念： 计算机是一种以电子器件为基础的， 不需人的直接干预，能够对各种数字化 信息，进行算术和逻辑运算的快速工具。
4
2、 层次：
（1） 以电子器件为物质基础：电子数字计算机
（Digital Computer） （2） 不需要人的直接干预：自动化（存储程序为基 础） （3） 数字化信息：二进制（计算机能够具有逻辑判 断和处理能力的基础） （4） 算逻运算：基本运算操作是算术和逻辑运算 （5） 快速工具： （A） 电子器件 （B） 存储程序
CPU
DMA总线
外设
外设
28
图1.4 多总线的组成结构
1.3 计算机软件
1、软件（Software）： 是指能使计算机工作的程序和程序运行时所需要 的数据，以及与这些程序和数据有关的文字说明和图 表资料，其中文字说明和图表资料又称为文档。
计算器的组成结构
.
计算器的组成构造
计算器一般由运算器、控制器、存储器、键盘、显示器、电源和一些可选外围设备及电子配件，通过人工或机器设备组成。
低档计算器的运算器、控制器由数字逻辑电路实现简单的串行运算，其随机存储器只有一、二个单元，供累加存储用。
高档计算器由微处理器和只读存储器实现各种复杂的运算程序，有较多的随机存储单元以存放输入程序和数据。
键盘是计算器的输入部件，一般采用接触式或传感式。
为减小计算器的尺寸，一键常常有多种功能。
显示器是计算器的输出部件，有发光二极管显示器或液晶显示器等。
除显示计算结果外，还常有溢出指示、错误指示等。
计算器电源采用交流转换器或电池，电池可用交流转换器或太阳能转换器再充电。
为节省电能，计算器都采用CMOS工艺制作的大规模集成电路(见互补金属-氧化物-半导体集成电路)，并在内部装有定时不操作自动断电电路。
计算器可选用的外围设备有微型打印机、盒式磁带机和磁卡机等。
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计算机的基本组成与工作原理
第一章计算机的基本组成与工作原理一、中央处理器（CPU）1、运算器（1）作用：运算器主要完成算术运算和逻辑运算，实现对数据的加工与处理。
（2）主要组成：①算术逻辑运算单元（ALU）：主要用于完成加、减、乘、除等算术运算和与、或、非等逻辑运算，以及移位、求补等操作。
②标志寄存器：用于存放算术、逻辑运算过程中产生的状态信息。
③累加器（ACC）：用于暂存运算结果以及向ALU提供运算对象。
2、控制器（1）作用：发出指令脉冲，控制机器各个部件协调一致地工作。
（2）基本功能：从内存取指令和执行指令。
（3）工作过程：从内存中取出指令，并指出下一条指令在内存中的位置，将取出的指令送入指令寄存器，启动指令译码器对指令进行分析，最后发出相应的控制信号和定时信息，控制和协调计算机的各个部件有条不紊的工作，以完成指令所规定的操作。
（4）主要组成：①程序计数器（PC）②指令寄存器（IR）③指令译码器：对现行指令进行分析，确定指令类型、指令所要完成的操作以及寻址方式。
④时序部件：用于产生时序脉冲和节拍电位以控制计算机各部分有序地工作。
⑤状态/条件寄存器：用于保存指令执行完成后产生的条形码。
比如：计算是否溢出、结果为正还是为负等。
此外，该寄存器还保存中断和系统工作状态等信息。
⑥微操作信号发生器：根据指令提供的操作信号、时序产生器提供的时序信号，以及各功能部件反馈的状态信号等综合特定的操作序列，从而完成对指令的执行控制。
3、寄存器（先解释寄存器）（1）定义：寄存器是CPU内部的临时存储单元，既可以用来存放数据和地址，也可以用来存放控制信息或CPU工作时的状态。
（2）特点：增加寄存器的数量，就可以使CPU把执行程序时所需的数据尽可能地放在寄存器中，从而减少访问内存的次数，提高其运行速度。
但是寄存器的成本很高，因此必须在性能和成本之间取个平衡点。
（3）分类①累加器：是一个数据寄存器，在运算过程中暂时存放被操作数和中间运算结果，是CPU中使用最频繁的寄存器，但累加器不能用于长时间地保存一个数据。
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数值的 机器运算
读而未知则思，思而未晓则读。
1
4.9 运算器的基本组成与实例
5.9.1 运算器结构 1.运算器的基本组成 基本的运算器包含以下几个部分： 实现基本算术、逻辑运算功能的 ALU ， 提供操作数与暂存结果的寄存器组， 有关的判别逻辑和控制电路等。
读而未知则思，思而未晓则读。
2
4.9 运算器的基本组成与实例
读而未知则思，思而未晓则
2. 74181
四位ALU 16种算术运算和16种逻辑运算。 A0、B0～A3、B3：操作数输入端； F0～F3：输出端； Cn ：进位输入端； Cn+4 ’ :进位输出端； G* ：组进位产生函数输出端； P*：组进位传递函数输出端； M：工作方式，M=0为算术操作，M=1为逻辑 操作； S0～S3：功能选择线。
F0
9
F1
10
F2
11
F3
13
P
__ Cn A0 M S0 S1 S2 S3
。。 __ 。 __ 。。 __ __ 。 __ 。 __ 。 __
B0 A1 B1 A2 B2 74181 __ F0 __ F1 __ F2 __ F3
A3 B3 Cn+4 A=B
_ G
16 14 17 15
。 。 。 。
读而未知则思，思而未晓则读。
9
4.9 运算器的基本组成与实例
2 __ A 。 C
n
1 B0
23 A1
22 B1
21 A2
20 B2
19 A3
18 B___ 3
2
1
23
22
21
20
19
18
7 8 6 5 4 3
0
M S0 S1 S2 S3
Cn+4 G
。
16 14 17 15
74181
A=B
7 8 6 5 4 3
…
Rn-1
…
4
4.9 运算器的基本组成与实例
2.运算器的内部总线结构 (1)单总线结构运算器 运算器实现一次双操作数的运算需要 分成三步。 (2)双总线结构运算器 运算器实现一次双操作数的运算需要 两步。
读而未知则思，思而未晓则读。
5
4.9 运算器的基本组成与实例
总线1 特殊 寄存器 特殊 寄存器
C16=G4*+P4*G3*+P4*P3*G2*+P4*P3*P2*G1*+P4*P3*P2*P1*C0
=G1**+P1**C0
大组进位 产生函数G1** 读而未知则思，思而未晓则读。 大组进位 传递函数P1**
13
9 10 11 13
_ P
。 。
(a)
(b)
读而未知则思，思而未晓则读。
10
4.9 运算器的基本组成与实例
读而未知则思，思而未晓则读。
11
4.9 运算器的基本组成与实例
3. ALU的应用 1）组间串行进位： Cn 与Cn+4直接相连 2）组间并行进位 需要增加一片先行进位部件（74182）。
4 3 2 1 15 14 6 5
13
__ __ __ __ __ __ __ __ P0 G0 P1 G1 P2 G2 P3 G3 _ G 74182 _ Cn P Cn+x Cn+y Cn+z
12 11 9
。 。 。 。 。 。 。 。 。 10 。7
读而未知则思，思而未晓则读。
12
4.9 运算器的基本组成与实例
74182可以产生三个进位信号Cn+x、 Cn+y、Cn+z，并且还产生大组进位产生函数 G**和大组进位传递函数P**，可供组成位 数更长的多级先行进位ALU时用。
通用 寄存器
ALU
缓冲器
总线2
读而未知则思，思而未晓则读。
6
4.9 运算器的基本组成与实例
(3)三总线结构运算器 实现一次双操作数的运算仅需要一步。
总线1 总线2 通用 寄存器 特殊 寄存器 总线 旁路器 总线3
读而未知则思，思而未晓则读。
7
ALU
4.9 运算器的基本组成与实例
4.9.2 ALU举例 1. ALU电路 即算术逻辑单元，又称多功能函数发生器。
(1)带多路选择器的运算器
内部总线 移位器 M S0 R0
…
Rn-1
…
选择器
ALU
+1 选择器
S3
读而未知则思，思而未晓则读。
…
…
R0～Rn-1
…
R0～Rn-1
3
4.9 运算器的基本组成与实例
(2)带输入锁存器的运算器
移位器 M S0 S3 锁存器1 锁存器2 内部总线 ALU R0
…
+1
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