今天小編給大家分享一下計(jì)算機(jī)的運(yùn)算器有哪些功能的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，內(nèi)容詳細(xì)，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識(shí)，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來(lái)了解一下吧。

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運(yùn)算器的主要功能是完成算術(shù)和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)中處理數(shù)據(jù)的功能部件，對(duì)數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯數(shù)據(jù)的邏輯操作；因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算是運(yùn)算器的核心功能。運(yùn)算器的基本功能是完成對(duì)各種數(shù)據(jù)的加工處理，例如算術(shù)四則運(yùn)算，與、或、求反等邏輯運(yùn)算，算術(shù)和邏輯移位操作，比較數(shù)值，變更符號(hào)，計(jì)算主存地址等。

本教程操作環(huán)境：windows7系統(tǒng)、Dell G3電腦。

運(yùn)算器的主要功能是完成：算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。

運(yùn)算器：arithmetic unit，計(jì)算機(jī)中執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算操作的部件。

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。

運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)中處理數(shù)據(jù)的功能部件。對(duì)數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯數(shù)據(jù)的邏輯操作。因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的算術(shù)與邏輯運(yùn)算是運(yùn)算器的核心功能。

運(yùn)算器的基本功能是完成對(duì)各種數(shù)據(jù)的加工處理，例如算術(shù)四則運(yùn)算，與、或、求反等邏輯運(yùn)算，算術(shù)和邏輯移位操作，比較數(shù)值，變更符號(hào)，計(jì)算主存地址等。

運(yùn)算器中的寄存器用于臨時(shí)保存參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和運(yùn)算的中間結(jié)果等。運(yùn)算器中還要設(shè)置相應(yīng)的部件，用來(lái)記錄一次運(yùn)算結(jié)果的特征情況，如是否溢出，結(jié)果的符號(hào)位，結(jié)果是否為零等。

運(yùn)算器類(lèi)型

計(jì)算機(jī)所采用的運(yùn)算器類(lèi)型很多，從不同的角度分析，就有不同的分類(lèi)方法。

• 從小數(shù)點(diǎn)的表示形式可分為定點(diǎn)運(yùn)算器和浮點(diǎn)運(yùn)算器。

• 定點(diǎn)運(yùn)算器只能做定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，特點(diǎn)是機(jī)器數(shù)所表示的范圍較小，但結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。

• 浮點(diǎn)運(yùn)算器功能較強(qiáng)，既能對(duì)浮點(diǎn)數(shù)，又能對(duì)定點(diǎn)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，其數(shù)的表示范圍很大，但結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。

• 從進(jìn)位制方面分為二進(jìn)制運(yùn)算器和十進(jìn)制運(yùn)算器。

• 一般計(jì)算機(jī)都采用二進(jìn)制運(yùn)算器，隨著計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于商業(yè)和數(shù)據(jù)處理，越來(lái)越多的機(jī)器都擴(kuò)充十進(jìn)制運(yùn)算的功能，使運(yùn)算器既能完成二進(jìn)制的運(yùn)算，也能完成十進(jìn)制運(yùn)算。

計(jì)算機(jī)中運(yùn)算器需要具有完成多種運(yùn)算操作的功能，因而必須將各種算法綜合起來(lái)，設(shè)計(jì)一個(gè)完整的運(yùn)算部件。

運(yùn)算器的運(yùn)算方法

實(shí)現(xiàn)運(yùn)算器的操作，特別是四則運(yùn)算，必須選擇合理的運(yùn)算方法。它直接影響運(yùn)算器的性能，也關(guān)系到運(yùn)算器的結(jié)構(gòu)和成本。另外，在進(jìn)行數(shù)值計(jì)算時(shí)，結(jié)果的有效數(shù)位可能較長(zhǎng)，必須截取一定的有效數(shù)位，由此而產(chǎn)生最低有效數(shù)位的舍入問(wèn)題。選用的舍入規(guī)則也影響到計(jì)算結(jié)果的精確度。在選擇計(jì)算機(jī)的數(shù)的表示方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)全面考慮以下幾個(gè)因素：要表示的數(shù)的類(lèi)型（小數(shù)、整數(shù)、實(shí)數(shù)和復(fù)數(shù)）：決定表示方式，可能遇到的數(shù)值范圍：確定存儲(chǔ)、處理能力。數(shù)值精確度：處理能力相關(guān)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理所需要的硬件代價(jià)：造價(jià)高低。

兩種常用格式：定點(diǎn)格式：定點(diǎn)格式容許的數(shù)值范圍有限，但要求的處理硬件比較簡(jiǎn)單；浮點(diǎn)格式：容許的數(shù)值范圍很大，但要求的處理硬件比較復(fù)雜。

1、定點(diǎn)數(shù)表示法：定點(diǎn)指小數(shù)點(diǎn)的位置固定，為了處理方便，一般分為定點(diǎn)純整數(shù)和純小數(shù)。

2、浮點(diǎn)數(shù)表示法：由于所需表示的數(shù)值取值范圍相差十分懸殊，給存儲(chǔ)和計(jì)算帶來(lái)諸多不便，因此出現(xiàn)了浮點(diǎn)運(yùn)算法。

浮點(diǎn)表示法，即小數(shù)點(diǎn)的位置是浮動(dòng)的。其思想來(lái)源于科學(xué)計(jì)數(shù)法。IEEE754的浮點(diǎn)數(shù)（比較特殊）浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化：主要解決同一浮點(diǎn)數(shù)表示形式的不唯一性問(wèn)題。規(guī)定 ，否則尾數(shù)要進(jìn)行左移或右移。

機(jī)器零的概念：尾數(shù)為0或是階碼值小于所能表示的最小數(shù)。

3、十進(jìn)制數(shù)串的表示方法：由于人們對(duì)十進(jìn)制比較熟悉，因此在計(jì)算機(jī)中要增加對(duì)十進(jìn)制運(yùn)算的支持。兩種方式：將十進(jìn)制數(shù)變?yōu)槎M(jìn)制數(shù)運(yùn)算，輸出時(shí)再由二進(jìn)制變?yōu)槭M(jìn)制。直接的十進(jìn)制運(yùn)算。直接運(yùn)算的表示方法：字符串形式：用于非數(shù)值計(jì)算領(lǐng)域、壓縮的十進(jìn)制數(shù)串：分為定長(zhǎng)和不定長(zhǎng)兩種。需要相應(yīng)的十進(jìn)制運(yùn)算器和指令支持。

4、自定義數(shù)據(jù)表示：標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示、描述符數(shù)據(jù)表示。區(qū)別：標(biāo)志符與每個(gè)數(shù)據(jù)相連，二者合起來(lái)存放在一個(gè)存儲(chǔ)單元，而描述符要和數(shù)據(jù)分開(kāi)存放；描述符表示中，先訪(fǎng)問(wèn)描述符，后訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)，至少增加一次訪(fǎng)存；描述符是程序的一部分，而不是數(shù)據(jù)的一部分。原碼：比較自然的表示法，最高位表示符號(hào)，0為正，1為負(fù)。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易懂。缺點(diǎn)：加減法運(yùn)算復(fù)雜。補(bǔ)碼：加減法運(yùn)算方便，減法可以轉(zhuǎn)換為加法。定點(diǎn)小數(shù)的補(bǔ)碼。定點(diǎn)整數(shù)的補(bǔ)碼，反碼：為計(jì)算補(bǔ)碼方便而引入。由反碼求補(bǔ)碼：符號(hào)位置1，各位取反，末位加1。移碼：用于階碼的表示，兩個(gè)移碼容易比較大小，便于對(duì)階。

ASCII碼 輸入碼：用于漢字輸入；漢字的存儲(chǔ)；字模碼：用于漢字的顯示。余數(shù)處理的兩種方法：恢復(fù)余數(shù)法：運(yùn)算步驟不確定，控制復(fù)雜，不適合計(jì)算機(jī)運(yùn)算。加減交替法：不恢復(fù)余數(shù)，運(yùn)算步驟確定，適合計(jì)算機(jī)操作。邏輯數(shù)概念：不帶符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)。四種邏輯運(yùn)算：邏輯非、邏輯加、邏輯乘、邏輯異。多功能算術(shù)/邏輯運(yùn)算單元（ALU） 并行進(jìn)位，行波進(jìn)位加/減法器存在的兩個(gè)問(wèn)題：運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)，行波進(jìn)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(lái)控制作算術(shù)運(yùn)算還是邏輯運(yùn)算，兩種運(yùn)算的區(qū)別在于是否對(duì)進(jìn)位進(jìn)行處理。M=0時(shí)，對(duì)進(jìn)位無(wú)影響，為算術(shù)運(yùn)算；M=1時(shí)，進(jìn)位被封鎖，為邏輯運(yùn)算。正邏輯中，“1”用高電平表示，“0”用低電平表示，而負(fù)邏輯剛好相反。邏輯與負(fù)邏輯的關(guān)系為，正邏輯的“與”到負(fù)邏輯中變?yōu)椤盎颉?，?·互換。

內(nèi)部總線(xiàn)，總線(xiàn)分類(lèi)：內(nèi)部總線(xiàn)、外部總線(xiàn)（系統(tǒng)總線(xiàn)）、通信總線(xiàn)?？偩€(xiàn)又可分為單向總線(xiàn)和雙向總線(xiàn)。帶鎖存器的總線(xiàn)可實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)的復(fù)用。運(yùn)算器包括ALU、陣列乘除器件、寄存器、多路開(kāi)關(guān)、三態(tài)緩沖器、數(shù)據(jù)總線(xiàn)等邏輯部件。運(yùn)算器的設(shè)計(jì)，主要是圍繞著ALU和寄存器同數(shù)據(jù)總線(xiàn)之間如何傳送操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果而進(jìn)行的。運(yùn)算器的三種結(jié)構(gòu)形式：?jiǎn)慰偩€(xiàn)結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器：這種結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是操作進(jìn)度較慢，但控制電路比較簡(jiǎn)單。雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器。三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器：三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的運(yùn)算器的特點(diǎn)是操作時(shí)間快。

性能指標(biāo)

1、機(jī)器字長(zhǎng)

機(jī)器字長(zhǎng)是指參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)的基本位數(shù)。它決定了寄存器、運(yùn)算器和數(shù)據(jù)總線(xiàn)的位數(shù)，因而直接影響到硬件的價(jià)格。字長(zhǎng)標(biāo)志著計(jì)算精度。為協(xié)調(diào)精度與造價(jià)，并滿(mǎn)足多方面的要求，許多計(jì)算機(jī)允許變字長(zhǎng)計(jì)算，例如半字長(zhǎng)、全字長(zhǎng)和雙倍字長(zhǎng)等。由于數(shù)和指令代碼都放在主存中，因而字長(zhǎng)與指令碼長(zhǎng)度往往有一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，字長(zhǎng)也就影響到指令系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱。計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)從 4 位、8 位、16 位、32 位到 64 位不等。機(jī)器字長(zhǎng)可包含一個(gè)或多個(gè)字節(jié)。用于科學(xué)計(jì)算的機(jī)器，為了確保精度，需要較長(zhǎng)的字長(zhǎng)；用于數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制的機(jī)器，字長(zhǎng)為 16 位或 32 位就能滿(mǎn)足要求。

2.、運(yùn)算速度

它是計(jì)算機(jī)的主要指標(biāo)之一。計(jì)算機(jī)執(zhí)行不同的運(yùn)算

和操作所需的時(shí)間可能不同，因而對(duì)運(yùn)算速度存在不同的計(jì)算方法。一般常用平均速度，即在單位時(shí)間內(nèi)平均能執(zhí)行的指令條數(shù)來(lái)表示，如某計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度為 100 萬(wàn)次 /秒，就是指該機(jī)在一秒鐘內(nèi)能平均執(zhí)行 100萬(wàn)條指令（即 1MIPS）。有時(shí)也采用加權(quán)平均法（即根據(jù)每種指令的執(zhí)行時(shí)間以及該指令占全部操作的百分比進(jìn)行計(jì)算）求得的等效速度表示

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