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1、-ALU工作原理-第 3 页ALU工作原理1. 对原理图的理解：（1） 首先，拿到一张原理图，最先关注输入和输出。ALU的输入：A(31:0)，B(31:0)，ALU_operation(2:0)ALU的输出：res(31:0)，zero（2） 根据ALU的功能理解输入输出对应的含义ALU的功能：进行算数运算和逻辑运算。运算一般需要两个操作数A(31:0)和B(31:0)；根据ALU_operation(2:0)确定ALU进行哪一种运算；并将运算结果保存在res(31:0)中。2. 对原理图中的器件的理解：（1） MUX8T1_32（八选一的多路复用器每个输入输出均对应32位数据）由引线可知，
2、ALU_operation(2:0)为选择信号，输出res(31:0)等于被选中的输入ALU_operation(2:0)=000时，选中，进行与操作，输入来源：and32ALU_operation(2:0)=001时，选中，进行或操作，输入来源：or32ALU_operation(2:0)=010时，选中，进行加法操作，输入来源：ADC32ALU_operation(2:0)=011时，选中，进行异或操作，输入来源：xor32ALU_operation(2:0)=100时，选中，进行或非操作，输入来源：nor32ALU_operation(2:0)=101时，选中，进行移位操作，输入来源：s
3、rl32ALU_operation(2:0)=110时，选中，进行减法操作，输入来源：ADC32ALU_operation(2:0)=111时，选中，接地（2） ADC32（32位加减法器）输入：，A(31:0)，B(31:0)输出：S(32:0)工作原理： 当=0时，做加法运算，s=0，So(31:0)表示32个0，So(31:0)与B(31:0)做异或（xor）不改变B（31:0）的值，A(31:0)加上B(31:0)。 当=1时，做减法运算，s=1，So(31:0)表示32个1，So(31:0)与B(31:0)做异或（xor）对B（31:0）的值取反，A(31:0)加B(31:0)的反码
4、，再加上进位位的值，相当于A(31:0)加上B(31:0)的补码。3. 其它（1） 为什么 ALU 电路中没有执行乘除法运算的电路部分？答：因为，计算机中的乘法是利用加法和移位操作来进行，除法是利用减法和移位操作来进行的，因此乘除法的运算可通过加减法来实现。（2） 对ADC32的补充说明： 无论是加法运算还是减法运算，ADC32都会将A(31:0)，B(31:0)和的值想加，只是进行加法运算时，=0，不影响运算结果，而进行减法运算时对B(31:0)的反码加一，得到B(31:0)的补码。 ALU_operation(2:0)=010时，进行加法操作，=0ALU_operation(2:0)=11
5、0时，进行减法操作，=1显然可知，取自于ALU_operation(2:0)的最高位。 ADC32的输出为S(32:0)共33位，需要经过bus tap，舍弃最高位S32使得低32位S(31:0)输出到和中,与MUX8T1_32的输入相匹配。 和表示的数据相同，为什么ADC32要同时连接到和？答：因为，当ALU_operation(2:0)=010时，选中，ADC32进行加法操作，和均得到加法操作的结果；当ALU_operation(2:0)=110时，选中，ADC32进行加法操作，和均得到减法操作的结果。因此，根据ALU_operation(2:0)的值可以有效区分加法和减法操作的运算结果。（3） 图中出现的小三角符号(bus tap)功能：对总线进行分线操作，经过bus tap输出的线是输入线的某几条或某一条。要求：bus tap的输入端的引线数量一定要2；输出端的引线数量输入端引线数量。注意：区分原理图中的bus tap和数字逻辑中的缓冲器。（4） 当A(31:0)和B(31:0)到达ALU时，七种运算都会进行，但赋给输出变量res(31:0)的是哪一种运算的结果是由ALU_operation(2:0)来确定的。换言之，由ALU_operation(2:0)决定哪种运算的运算结果有效。