计算机体系结构 | 第九章:功能部件
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发布时间：2024-12-21 00:15
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时间：2天前
第九章深入解析了计算机体系结构中的关键功能部件，特别是运算部件。这些技术，如流水线、转移猜测和高速缓存，都是为了优化运算部件的性能和效率。定点数和浮点数的处理遵循特定的编码标准，如补码和IEEE 754，而IBM z系列处理器则支持十进制运算。
在定点补码加法器设计中，有多种实现方式，如RCA、CSLA、CSKA、CIA等，其中CSLA由于高效性而常用。全加器是基础组件，处理三个输入，输出和进位。从4位到16位加法器，进位处理和逻辑复杂性逐渐增加。减法通过补码运算的性质实现，只需在加法器中适当调整输入和进位处理。
龙芯1号的ALU设计展示了如何集成逻辑操作，比如溢出判断，通过比较指令来确定数值关系。乘法器的实现则从早期软件模拟到现代硬件加速，如移位加法和全流水乘法，Booth补码算法和Wallace树算法是其中的重要突破。Booth编码优化了部分积计算，而华莱士树则减少了多个数相加的复杂性。
总结第九章，我们不仅了解了运算部件的内部运作，还深入探讨了不同算法和技术如何提高计算效率。通过这些知识，我们可以更好地理解计算机如何执行复杂的数算。
