運算器能夠進行算術(shù)運算和邏輯運算。運算器的基本功能是完成對各種數(shù)據(jù)的加工處理，例如算術(shù)四則運算，與、或、求反等邏輯運算，算術(shù)和邏輯移位操作，比較數(shù)值，變更符號，計算主存地址等。運算器是計算機中處理數(shù)據(jù)的功能部件，對數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)的算術(shù)運算和邏輯數(shù)據(jù)的邏輯操作；因此，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的算術(shù)與邏輯運算是運算器的核心功能。

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

運算器能夠進行算術(shù)運算和邏輯運算。

運算器：arithmetic unit，計算機中執(zhí)行各種算術(shù)運算和邏輯運算操作的部件。

運算器由算術(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)邏輯運算單元（ALU）的基本功能為加、減、乘、除四則運算，與、或、非、異或等邏輯操作，以及移位、求補等操作。計算機運行時，運算器的操作和操作種類由控制器決定。運算器處理的數(shù)據(jù)來自存儲器；處理后的結(jié)果數(shù)據(jù)通常送回存儲器，或暫時寄存在運算器中。與Control Unit共同組成了CPU的核心部分。

運算器是計算機中處理數(shù)據(jù)的功能部件。對數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)的算術(shù)運算和邏輯數(shù)據(jù)的邏輯操作。因此，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的算術(shù)與邏輯運算是運算器的核心功能。

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

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

運算器的運算

加法器

一位全加器：

Si=Ai⊕Bi⊕CiCi+1=AiBi+(Ai⊕Bi)Ci
延遲運算: 與門、或門 1T；異或門3T

行波進位的補碼加法/減法器

當M=0時，B數(shù)各位經(jīng)過0異或保持原數(shù)B不變，最低位進位為0，結(jié)果就是A與B相加；當M=1時，B數(shù)各位經(jīng)過1異或取反，再結(jié)合最低位的進位1，結(jié)果就是A+(-B)= A-B

定點乘法

在定點計算機中，兩個原碼表示的數(shù)相乘的運算規(guī)則是：乘積的符號位由兩數(shù)的符號位按異或運算得到，而乘積的數(shù)值部分則是兩個正數(shù)相乘之積。

介于串行乘法器已經(jīng)被淘汰，下面只介紹并行乘法器。并行乘法器的關(guān)鍵是快速產(chǎn)生n*n個位積，然后對位積進行相加運算產(chǎn)生n+n-1個列和。

并行乘法器：

第一步是并行計算nn個位積，為此需要nn個與門；
第二步是利用n*(n-1)個全加器計算列和。

間接補碼乘法運算

由于在計算機內(nèi)數(shù)據(jù)是以補碼形式存在，必須考慮補碼乘法運算中由補碼、原碼之間簡便的互換運算

由補碼直接求原碼的運算：

正數(shù)的補碼不變，負數(shù)的補碼等于從右邊開始遇到的第一個真值的1以后除了符號位以外1變0，0變1。

求補電路的思想：

如果符號位是0，數(shù)據(jù)不變

如果符號位是1，則符號位保持不變，數(shù)據(jù)位從lowbit(x)左邊除符號位以外全部求反

串聯(lián)的或門陸續(xù)接受來自低位的數(shù)字和上一次的或門輸出，一旦某一次低位數(shù)字為1，這一次的或門輸出及后續(xù)的或門輸出均為1。每一級的或門輸出都會與使能端E相與，當使能端E=1時，簡化為直接由或門輸出控制。與門輸出接異或門，當或門為1，E=1時，異或門發(fā)揮求反功能。當使能端為0時，各級異或門均為0，不發(fā)揮求反功能，即各位均保持不變。因此，可以將使能端接數(shù)的符號位。

間接補碼乘法器，即先將兩個數(shù)經(jīng)過算前求補器轉(zhuǎn)化為原碼，然后經(jīng)過乘法器，再將結(jié)果經(jīng)過算后求補器轉(zhuǎn)化為補碼。

直接補碼乘法運算

根據(jù)這一特點，我們可以設計輸入帶有負權(quán)的加法器，用來構(gòu)造直接補碼并行乘法器。根據(jù)帶有負權(quán)的輸入端數(shù)量，可以分為0，1，2，3四類加法器。用混合加法器構(gòu)造出的并行乘法器如下圖：