《计算机组成与体系结构》——8中央处理器

1 处理器算术

数据由寄存器提交给ALU，运算结果也存于寄存器。ALU可能根据运算结果设置一些标志位。例如，如果计算结果超出了要保存的寄存器位宽，那么上溢（overflow）标志将被置为1。标志位也保存在处理器内的寄存器中。控制器提供控制ALU操作和数据传入送出ALU的信号。

ALU的输入和输出.png

2 整数表示

• 符号——幅值表示法
• 2的补码表示法

虽然有违人的直觉，但计算机基本使用这种方法。

3 整数算术

• 取负

（1）将整数的每一位取反。
（2） 将此取反结果作为一个无符二进制证书对待，加1。

• 加法和减法

Q：求A+B和A-B。
A：二进制加法器将两个数当作是无符号数。对于加法，提交给加法器的两个数来自于寄存器。结果通常是存在这两个寄存器的某一个或是另外的第三个寄存器。上溢指示保存在一个1位的上溢标志（0=无上溢，1=上溢）中。对于减法，减数（B寄存器）要通过一个2的补码求补器，产生减数的2的补，并提交给加法器。

加减法硬件框图.png

上溢规则：两个数相加，若它们同为正数或同为负数，则当且仅当结果的符号为变成相反时才出现上溢。

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参考文献：计算机组成与体系结构：性能设计