运算电路的算术逻辑单元（ALU）和串行进位链框图解析

运算电路是计算机的核心，它可以根据控制器的命令对各种输入数据进行处理、输出。

第一节 算术逻辑单元（ALU）

算术逻辑单元是进行各种基本运算的部件，包括加、减算术运算，逻辑运算（逻辑乘、逻辑加、按位加）以及移位运算等，其中最主要的是加法。

一、串行进位链

由全加器组成一级级串行工作方式。全加法的逻辑如图4.1所示。αi和bi为第i位的运算数，Ci-1，为前一位的进位，Ri为本位计算结果，Ci为本位进位。

由逻辑关系得：

由此可知，每一位进行全加必须有三个数，即两个本位运算数αi和bi，一个前位的进位Ci-1。αi、bi在运算前同时与其他位一起给定，而Ci-1，只有等低位运算完毕后才能得到，运算中必然会形成一位等一位的状况，这样一种进位的方式叫做串行进位链，图4.2为它的框图。它的结构比较直观简单，但是运算速度较慢，位数越多，矛盾越突出。

图4.2的C-1是最低位的进位输入，它可以作数据加1或减1之用，在进行减法运算时也需要用它。

减法可以用加法实现：

因此，为了实现（α-b）运算，可先将b求其反码b，与α相加，同时最低位加1，即设置C-1=1。

另外，逻辑乘、加、无进位按位加，很方便利用全加器中已形成的中间数据，如αi·bi，（αi+bi）及（a⊕b）。

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