什么是運(yùn)算器_運(yùn)算器由什么組成

　　運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元（ALU）、累加器、狀態(tài)寄存器、通用寄存器組等組成。算術(shù)邏輯運(yùn)算單元（ALU）的基本功能為加、減、乘、除四則運(yùn)算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、求補(bǔ)等操作。計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)算器的操作和操作種類(lèi)由控制器決定。運(yùn)算器處理的數(shù)據(jù)來(lái)自存儲(chǔ)器；處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)通常送回存儲(chǔ)器，或暫時(shí)寄存在運(yùn)算器中。與Control Unit共同組成了CPU的核心部分。

　　各組成部分的功能簡(jiǎn)要介紹

　　ALU：算術(shù)邏輯單元，核心部件。實(shí)現(xiàn)基本算術(shù)、邏輯運(yùn)算。

　　暫存器：用來(lái)存放參與計(jì)算的數(shù)據(jù)及運(yùn)算結(jié)果。它只對(duì)硬件設(shè)計(jì)者可見(jiàn)，即只被控制器硬件邏輯控制或微程序所訪問(wèn)。

　　通用寄存器組：用于存放程序中用到的數(shù)據(jù)。它可以被軟件設(shè)計(jì)者所訪問(wèn)。

　　內(nèi)部總線：用于連接各個(gè)部件的信息通道。傳輸運(yùn)算過(guò)程中的數(shù)據(jù)。

　　算術(shù)邏輯部件（ arithmetic unit） ：

　　計(jì)算機(jī)中執(zhí)行各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算操作的部件。運(yùn)算器的基本操作包括加、減、乘、除四則運(yùn)算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、比較和傳送等操作。

　　1、ALU的特點(diǎn)：

　　不僅具有多種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的功能，而且具有先行進(jìn)位邏輯，從而能實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算。

　　2、ALU的處理數(shù)據(jù)能力：

　　運(yùn)算器的處理對(duì)象是數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)表示方法，對(duì)運(yùn)算器的性能影響極大。70年代大多數(shù)通用計(jì)算機(jī)則以16、32、64位作為運(yùn)算器處理數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。

　　能對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)運(yùn)算器的所有位同時(shí)進(jìn)行處理的運(yùn)算器稱為并行運(yùn)算器。

　　如果一次只處理一位，則稱為串行運(yùn)算器。

　　有的運(yùn)算器把一個(gè)完整的數(shù)據(jù)分成若干段進(jìn)行計(jì)算，稱為串/并行運(yùn)算器。

　　通過(guò)74181ALU功能表，我們了解到當(dāng)M=0（L低電平） 時(shí)，實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算; 當(dāng)M=1（H高電平）時(shí)，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算。

　　表中，算術(shù)運(yùn)算用“加”和“減”漢字表示，而+表示邏輯運(yùn)算的或。減法是用補(bǔ)碼運(yùn)算的，其中減數(shù)的反碼在內(nèi)部產(chǎn)生，輸出“A減B減1”（倒數(shù)第2行），因此在做減法時(shí)，需在最低位產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)迫進(jìn)位（+1），以便產(chǎn)生A減B的結(jié)果。

　　通用寄存器

　　通用寄存器可用于傳送和暫存數(shù)據(jù)，也可參與算術(shù)邏輯運(yùn)算，并保存運(yùn)算結(jié)果。除此之外，它們還各自具有一些特殊功能。通用寄存器的長(zhǎng)度取決于機(jī)器字長(zhǎng)，它是計(jì)算機(jī)中存取速度最快的存儲(chǔ)器。因每個(gè)寄存器的一般用途和特殊用途有很大的差異，因而匯編語(yǔ)言程序員必須熟悉只有這樣，才能在程序中做到正確，合理地使用它們。

　　狀態(tài)寄存器

　　狀態(tài)寄存器用來(lái)記錄算術(shù)、邏輯運(yùn)算或測(cè)試操作的結(jié)果狀態(tài)。程序設(shè)計(jì)中，這些狀態(tài)通常用作條件轉(zhuǎn)移指令的判斷條件，所以又稱為條件碼寄存器。一般均設(shè)置如下幾種狀態(tài)位：

　　1）零標(biāo)志位（Z）：當(dāng)運(yùn)算結(jié)果為 0 時(shí)，Z 位置“1”；非 0 時(shí)，置“0”；

　　2）負(fù)標(biāo)志位（N）：當(dāng)運(yùn)算結(jié)果為負(fù)時(shí)，N 位置“1”；為正時(shí)，置“0”；

　　3）溢出標(biāo)志位（V）：當(dāng)運(yùn)算結(jié)果發(fā)生溢出時(shí)，V 位置“1”；無(wú)溢出時(shí)，置“0”；

　　4）進(jìn)位或借位標(biāo)志（C）：在做加法時(shí)，如果運(yùn)算結(jié)果最高有效位（對(duì)于有符號(hào)數(shù)來(lái)說(shuō)，即符號(hào)位；對(duì)無(wú)符號(hào)數(shù)來(lái)說(shuō)，即數(shù)值最高位）向前產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)，C 位置“1”；無(wú)進(jìn)位時(shí)，置“0”。在做減法時(shí)，如果不夠減，最高有效位向前有借位（這時(shí)向前無(wú)進(jìn)位產(chǎn)生）時(shí)，C 位置“1”；無(wú)借位（即有進(jìn)位產(chǎn)生）時(shí)，C 位置“0”。除上述狀態(tài)外，狀態(tài)寄存器還常設(shè)有保存有關(guān)中斷和機(jī)器工作狀態(tài)（用戶態(tài)或核心態(tài)）等信息的一些標(biāo)志位（應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，不同的機(jī)器規(guī)定的內(nèi)容和標(biāo)志符號(hào)不完全相同），以便及時(shí)反映機(jī)器運(yùn)行程序的工作狀態(tài)，所以有的機(jī)器稱它為“程序狀態(tài)字”或“處理機(jī)狀態(tài)字”（Processor Status Word，PSW ）。