丹麦PR ELECTRONICS信号运算器5115A

丹麦PR ELECTRONICS信号运算器5115A

运算器（arithmetic unit）是计算机中执行各种算术和逻辑运算操作的部件。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*。运算器的基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件（ALU）。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。

简介

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运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。算术逻辑运算单元（ALU）的基本功能为加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、求补等操作。计算机运行时，运算器的操作和操作种类由控制器决定。运算器处理的数据来自存储器；处理后的结果数据通常送回存储器，或暂时寄存在运算器中。与Control Unit共同组成了CPU的核心部分。

2数据

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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*。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，称为变字长运算。

按照数据的不同表示方法，可以有二进制运算器、十进制运算器、十六进制运算器、定点整数运算器、定点小数运算器、浮点数运算器等。按照数据的性质，有地址运算器和字符运算器等。

它的主要功能是进行算术运算和逻辑运算

 LSQ052 ? ? LSQ053 ? ? LSQ054 ? ? LSQ081 ? LSA2B ?预接线限位开关?
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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运算器能执行多少种操作和操作速度，标志着运算器能力的强弱，甚至标志着计算机本身的能力。运算器基本的操作是加法。一个数与零相加，等于简单地传送这个数。将一个数的代码求补，与另一个数相加，相当于从后一个数中减去前一个数。将两个数相减可以比较它们的大小。

左右移位是运算器的基本操作。在有符号的数中，符号不动而只移数据位，称为算术移位。若数据连同符号的所有位一齐移动，称为逻辑移位。若将数据的位与低位链接进行逻辑移位，称为循环移位。

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。

乘、除法操作较为复杂。很多计算机的运算器能直接完成这些操作。乘法操作是以加法操作为基础的，由乘数的一位或几位译码控制逐次产生部分积，部分积相加得乘积。除法则又常以乘法为基础，即选定若干因子乘以除数，使它近似为1，这些因子乘被除数则得商。没有执行乘法、除法硬件的计算机可用程序实现乘、除，但速度慢得多。有的运算器还能执行在一批数中寻求大数，对一批数据连续执行同一种操作，求平方根等复杂操作。

4运算方法

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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。

两种常用格式：定点格式：定点格式容许的数值范围有限，但要求的处理硬件比较简单；浮点格式：容许的数值范围很大，但要求的处理硬件比较复杂。

1、定点数表示法：定点指小数点的位置固定，为了处理方便，一般分为定点纯整数和纯小数。

2、浮点数表示法：由于所需表示的数值取值范围相差十分悬殊，给存储和计算带来诸多不便，因此出现了浮点运算法。

浮点表示法，即小数点的位置是浮动的。其思想来源于科学计数法。IEEE754的浮点数（比较特殊）浮点数的规格化：主要解决同一浮点数表示形式的不性问题。规定 ，否则尾数要进行左移或右移。

机器零的概念：尾数为0或是阶码值小于所能表示的小数。

3、十进制数串的表示方法：由于人们对十进制比较熟悉，因此在计算机中要增加对十进制运算的支持。两种方式：将十进制数变为二进制数运算，输出时再由二进制变为十进制。直接的十进制运算。直接运算的表示方法：字符串形式：用于非数值计算领域、压缩的十进制数串：分为定长和不定长两种。需要相应的十进制运算器和指令支持。

4、自定义数据表示：标志符数据表示、描述符数据表示。区别：标志符与每个数据相连，二者合起来存放在一个存储单元，而描述符要和数据分开存放；描述符表示中，先访问描述符，后访问数据，至少增加一次访存；描述符是程序的一部分，而不是数据的一部分。原码：比较自然的表示法，位表示符号，0为正，1为负。优点：简单易懂。缺点：加减法运算复杂。补码：加减法运算方便，减法可以转换为加法。定点小数的补码。定点整数的补码，反码：为计算补码方便而引入。由反码求补码：符号位置1，各位取反，末位加1。移码：用于阶码的表示，两个移码容易比较大小，便于对阶。

ASCII码 输入码：用于汉字输入；汉字的存储；字模码：用于汉字的显示。余数处理的两种方法：恢复余数法：运算步骤不确定，控制复杂，不适合计算机运算。加减交替法：不恢复余数，运算步骤确定，适合计算机操作。逻辑数概念：不带符号的二进制数。四种逻辑运算：逻辑非、逻辑加、逻辑乘、逻辑异。多功能算术/逻辑运算单元（ALU） 并行进位，行波进位加/减法器存在的两个问题：运算时间长，行波进位加/减法器只能完成加法和减法，而不能完成逻辑操作，控制端M用来控制作算术运算还是逻辑运算，两种运算的区别在于是否对进位进行处理。M=0时，对进位无影响，为算术运算；M=1时，进位被为逻辑运算。正逻辑中，“1”用高电平表示，“0”用低电平表示，而负逻辑刚好相反。逻辑与负逻辑的关系为，正逻辑的“与”到负逻辑中变为“或”，即+·互换。