定點運算器的基本結構(圖解篇)
　　
　　運算器包括ALU\陣列乘除器\寄存器\多路開關\三態緩沖器\數據總線等邏輯部件。
　　
　　運算器的設計，主要是圍繞ALU和寄存器同數據總線之間如何傳送操作數和運算結果進行的。
　　
　　在決定方案時，需要考慮數據傳送的方便性和操作速度，在微型機和單片機中還要考慮在硅片上制作總線的工藝。 計算機的運算器大體有如下三種結構形式：

1.單總線結構的運算器
　　
　　單總線結構的運算器如(a)所示。由于所有部件都接到同一總線上，所以數據可以在任何兩個寄存器之間，或者在任一個寄存器和ALU之間傳送。如果具有陣列乘法器或除法器，那么它們所處的位置應與ALU相當。對這種結構的運算器來說，在同一時間內，只能有一個操作數放在單總線上。為了把兩個操作數輸入到ALU，需要分兩次來做，而且還需要A，B兩個緩沖寄存器。這種結構的主要缺點是操作速度較慢。雖然在這種結構中輸入數據和操作結果需要三次串行的選通操作，但它并不會對每種指令都增加很多執行時間。只有在對全都是CPU寄存器中的兩個操作數進行操作時，單總線結構的運算器才會造成一定的時間損失。但是由于它只控制一條總線，故控制電路比較簡單。
　　
　　2.雙總線結構的運算器
　　
　　雙總線結構的運算器如(b)所示。在這種結構中，兩個操作數同時加到ALU進行運算，只需一次操作控制，而且馬上就可以得到運算結果。圖中，兩條總線各自把其數據送至ALU的輸入端。特殊寄存器分為兩組，它們分別與一條總線交換數據。這樣，通用寄存器中的數就可進入到任一組特殊寄存器中去，從而使數據傳送更為靈活。ALU的輸出不能直接加到總線上去。這是因為，當形成操作結果的輸出時，兩條總線都被輸入數占據，因而必須在ALU輸出端設置緩沖寄存器。為此，操作的控制要分兩步完成：

　?。?）在ALU的兩個輸入端輸入操作數，形成結果并送入緩沖寄存器；
　　
　　（2）把結果送入目的寄存器。假如在總線1，2和ALU輸入端之間再各加一個輸入緩沖寄存器，并把兩個輸入數先放至這兩個緩沖寄存器，那么，ALU輸出端就可以直接把操作結果送至總線1或總線2上去。
　　
　　3.三總線結構的運算器
　　
　　三總線結構的運算器如演示(C)所示。在三總線結構中，ALU的兩個輸入端分別由兩條總線供給，而ALU的輸出則與第三條總線相連。這樣，算術邏輯操作就可以在一步的控制之內完成。由于ALU本身有時間延遲，所以打入輸出結果的選通脈沖必須考慮到包括這個延遲。另外，設置了一個總線旁路器。如果一個操作數不需要修改，而直接從總線2傳送到總線3，那么可以通過控制總線旁路器把數據傳出；如果一個操作數傳送時需要修改，那么就借助于ALU。很顯然，三總線結構的運算器的特點是操作時間快。

?