您可以编写一个简单的程序来检查逻辑对3位加/减的操作。
#include <stdio.h>
int main (void)
{
unsigned int ra;
unsigned int rb;
unsigned int rc;
unsigned int rd;
unsigned int re;
unsigned int cy;
unsigned int ov;
unsigned int ovx;
unsigned int ovy;
int sa;
int sb;
int sc;
int sd;
for(ra=0;ra<8;ra++)
{
for(rb=0;rb<8;rb++)
{
printf("%u%u%u",(ra>>2)&1,(ra>>1)&1,(ra>>0)&1);
printf(" + ");
printf("%u%u%u",(rb>>2)&1,(rb>>1)&1,(rb>>0)&1);
printf(" :");
if(ra&4) sa=(ra|((-1)<<3)); else sa=ra;
if(rb&4) sb=(rb|((-1)<<3)); else sb=rb;
sc = sa + sb;
//printf("%u(%2d) + %u(%2d)",ra,sa,rb,sb);
printf("%2d + %2d = %2d",sa,sb,sc);
printf(" :");
rc=rb;
printf("%u%u%u",(ra>>2)&1,(ra>>1)&1,(ra>>0)&1);
printf(" + ");
printf("%u%u%u",(rc>>2)&1,(rc>>1)&1,(rc>>0)&1);
printf(" + 0 = ");
rd=ra+rc+0;
if(rd&4) sd=(rd|((-1)<<3)); else sd=rd;
re=(ra&3)+(rc&3)+0;
ov=0;
if((ra&4)==(rc&4)) ov = ((rd>>3)&1)^((rd>>2)&1);
ovy=0;
if((ra&4)==(rc&4)) if((rd&4) != (ra&4)) ovy=1;
ovx = ((rd>>3)&1)^((re>>2)&1);
printf("%u%u%u",(rd>>2)&1,(rd>>1)&1,(rd>>0)&1);
printf(" C %u O %u %u %u ",(rd>>3)&1,ov,ovx,ovy);
if(sc>3) printf("X");
if(sc<(-4)) printf("X");
printf("\n");
}
}
for(ra=0;ra<8;ra++)
{
for(rb=0;rb<8;rb++)
{
printf("%u%u%u",(ra>>2)&1,(ra>>1)&1,(ra>>0)&1);
printf(" - ");
printf("%u%u%u",(rb>>2)&1,(rb>>1)&1,(rb>>0)&1);
printf(" :");
if(ra&4) sa=(ra|((-1)<<3)); else sa=ra;
if(rb&4) sb=(rb|((-1)<<3)); else sb=rb;
sc = sa - sb;
//printf("%u(%2d) - %u(%2d)",ra,sa,rb,sb);
printf("%2d - %2d = %2d",sa,sb,sc);
printf(" : ");
rc=(~rb)&7;
printf("%u%u%u",(ra>>2)&1,(ra>>1)&1,(ra>>0)&1);
printf(" + ");
printf("%u%u%u",(rc>>2)&1,(rc>>1)&1,(rc>>0)&1);
printf(" + 1 = ");
rd=ra+rc+1;
if(rd&4) sd=(rd|((-1)<<3)); else sd=rd;
re=(ra&3)+(rc&3)+1;
ov=0;
if((ra&4)==(rc&4)) ov = ((rd>>3)&1)^((rd>>2)&1);
ovx = ((rd>>3)&1)^((re>>2)&1);
ovy=0;
if((ra&4)==(rc&4)) if((rd&4) != (ra&4)) ovy=1;
printf("%u%u%u",(rd>>2)&1,(rd>>1)&1,(rd>>0)&1);
printf(" C %u O %u %u %u ",(rd>>3)&1,ov,ovx,ovy);
sc = sa - sb;
if(sc>3) printf("X");
if(sc<(-4)) printf("X");
printf("\n");
}
}
}
给
000 + 000 : 0 + 0 = 0 :000 + 000 + 0 = 000 C 0 O 0 0 0
000 + 001 : 0 + 1 = 1 :000 + 001 + 0 = 001 C 0 O 0 0 0
000 + 010 : 0 + 2 = 2 :000 + 010 + 0 = 010 C 0 O 0 0 0
000 + 011 : 0 + 3 = 3 :000 + 011 + 0 = 011 C 0 O 0 0 0
000 + 100 : 0 + -4 = -4 :000 + 100 + 0 = 100 C 0 O 0 0 0
000 + 101 : 0 + -3 = -3 :000 + 101 + 0 = 101 C 0 O 0 0 0
000 + 110 : 0 + -2 = -2 :000 + 110 + 0 = 110 C 0 O 0 0 0
000 + 111 : 0 + -1 = -1 :000 + 111 + 0 = 111 C 0 O 0 0 0
001 + 000 : 1 + 0 = 1 :001 + 000 + 0 = 001 C 0 O 0 0 0
001 + 001 : 1 + 1 = 2 :001 + 001 + 0 = 010 C 0 O 0 0 0
001 + 010 : 1 + 2 = 3 :001 + 010 + 0 = 011 C 0 O 0 0 0
001 + 011 : 1 + 3 = 4 :001 + 011 + 0 = 100 C 0 O 1 1 1 X
001 + 100 : 1 + -4 = -3 :001 + 100 + 0 = 101 C 0 O 0 0 0
001 + 101 : 1 + -3 = -2 :001 + 101 + 0 = 110 C 0 O 0 0 0
001 + 110 : 1 + -2 = -1 :001 + 110 + 0 = 111 C 0 O 0 0 0
001 + 111 : 1 + -1 = 0 :001 + 111 + 0 = 000 C 1 O 0 0 0
010 + 000 : 2 + 0 = 2 :010 + 000 + 0 = 010 C 0 O 0 0 0
010 + 001 : 2 + 1 = 3 :010 + 001 + 0 = 011 C 0 O 0 0 0
010 + 010 : 2 + 2 = 4 :010 + 010 + 0 = 100 C 0 O 1 1 1 X
010 + 011 : 2 + 3 = 5 :010 + 011 + 0 = 101 C 0 O 1 1 1 X
010 + 100 : 2 + -4 = -2 :010 + 100 + 0 = 110 C 0 O 0 0 0
010 + 101 : 2 + -3 = -1 :010 + 101 + 0 = 111 C 0 O 0 0 0
010 + 110 : 2 + -2 = 0 :010 + 110 + 0 = 000 C 1 O 0 0 0
010 + 111 : 2 + -1 = 1 :010 + 111 + 0 = 001 C 1 O 0 0 0
011 + 000 : 3 + 0 = 3 :011 + 000 + 0 = 011 C 0 O 0 0 0
011 + 001 : 3 + 1 = 4 :011 + 001 + 0 = 100 C 0 O 1 1 1 X
011 + 010 : 3 + 2 = 5 :011 + 010 + 0 = 101 C 0 O 1 1 1 X
011 + 011 : 3 + 3 = 6 :011 + 011 + 0 = 110 C 0 O 1 1 1 X
011 + 100 : 3 + -4 = -1 :011 + 100 + 0 = 111 C 0 O 0 0 0
011 + 101 : 3 + -3 = 0 :011 + 101 + 0 = 000 C 1 O 0 0 0
011 + 110 : 3 + -2 = 1 :011 + 110 + 0 = 001 C 1 O 0 0 0
011 + 111 : 3 + -1 = 2 :011 + 111 + 0 = 010 C 1 O 0 0 0
100 + 000 :-4 + 0 = -4 :100 + 000 + 0 = 100 C 0 O 0 0 0
100 + 001 :-4 + 1 = -3 :100 + 001 + 0 = 101 C 0 O 0 0 0
100 + 010 :-4 + 2 = -2 :100 + 010 + 0 = 110 C 0 O 0 0 0
100 + 011 :-4 + 3 = -1 :100 + 011 + 0 = 111 C 0 O 0 0 0
100 + 100 :-4 + -4 = -8 :100 + 100 + 0 = 000 C 1 O 1 1 1 X
100 + 101 :-4 + -3 = -7 :100 + 101 + 0 = 001 C 1 O 1 1 1 X
100 + 110 :-4 + -2 = -6 :100 + 110 + 0 = 010 C 1 O 1 1 1 X
100 + 111 :-4 + -1 = -5 :100 + 111 + 0 = 011 C 1 O 1 1 1 X
101 + 000 :-3 + 0 = -3 :101 + 000 + 0 = 101 C 0 O 0 0 0
101 + 001 :-3 + 1 = -2 :101 + 001 + 0 = 110 C 0 O 0 0 0
101 + 010 :-3 + 2 = -1 :101 + 010 + 0 = 111 C 0 O 0 0 0
101 + 011 :-3 + 3 = 0 :101 + 011 + 0 = 000 C 1 O 0 0 0
101 + 100 :-3 + -4 = -7 :101 + 100 + 0 = 001 C 1 O 1 1 1 X
101 + 101 :-3 + -3 = -6 :101 + 101 + 0 = 010 C 1 O 1 1 1 X
101 + 110 :-3 + -2 = -5 :101 + 110 + 0 = 011 C 1 O 1 1 1 X
101 + 111 :-3 + -1 = -4 :101 + 111 + 0 = 100 C 1 O 0 0 0
110 + 000 :-2 + 0 = -2 :110 + 000 + 0 = 110 C 0 O 0 0 0
110 + 001 :-2 + 1 = -1 :110 + 001 + 0 = 111 C 0 O 0 0 0
110 + 010 :-2 + 2 = 0 :110 + 010 + 0 = 000 C 1 O 0 0 0
110 + 011 :-2 + 3 = 1 :110 + 011 + 0 = 001 C 1 O 0 0 0
110 + 100 :-2 + -4 = -6 :110 + 100 + 0 = 010 C 1 O 1 1 1 X
110 + 101 :-2 + -3 = -5 :110 + 101 + 0 = 011 C 1 O 1 1 1 X
110 + 110 :-2 + -2 = -4 :110 + 110 + 0 = 100 C 1 O 0 0 0
110 + 111 :-2 + -1 = -3 :110 + 111 + 0 = 101 C 1 O 0 0 0
111 + 000 :-1 + 0 = -1 :111 + 000 + 0 = 111 C 0 O 0 0 0
111 + 001 :-1 + 1 = 0 :111 + 001 + 0 = 000 C 1 O 0 0 0
111 + 010 :-1 + 2 = 1 :111 + 010 + 0 = 001 C 1 O 0 0 0
111 + 011 :-1 + 3 = 2 :111 + 011 + 0 = 010 C 1 O 0 0 0
111 + 100 :-1 + -4 = -5 :111 + 100 + 0 = 011 C 1 O 1 1 1 X
111 + 101 :-1 + -3 = -4 :111 + 101 + 0 = 100 C 1 O 0 0 0
111 + 110 :-1 + -2 = -3 :111 + 110 + 0 = 101 C 1 O 0 0 0
111 + 111 :-1 + -1 = -2 :111 + 111 + 0 = 110 C 1 O 0 0 0
000 - 000 : 0 - 0 = 0 : 000 + 111 + 1 = 000 C 1 O 0 0 0
000 - 001 : 0 - 1 = -1 : 000 + 110 + 1 = 111 C 0 O 0 0 0
000 - 010 : 0 - 2 = -2 : 000 + 101 + 1 = 110 C 0 O 0 0 0
000 - 011 : 0 - 3 = -3 : 000 + 100 + 1 = 101 C 0 O 0 0 0
000 - 100 : 0 - -4 = 4 : 000 + 011 + 1 = 100 C 0 O 1 1 1 X
000 - 101 : 0 - -3 = 3 : 000 + 010 + 1 = 011 C 0 O 0 0 0
000 - 110 : 0 - -2 = 2 : 000 + 001 + 1 = 010 C 0 O 0 0 0
000 - 111 : 0 - -1 = 1 : 000 + 000 + 1 = 001 C 0 O 0 0 0
001 - 000 : 1 - 0 = 1 : 001 + 111 + 1 = 001 C 1 O 0 0 0
001 - 001 : 1 - 1 = 0 : 001 + 110 + 1 = 000 C 1 O 0 0 0
001 - 010 : 1 - 2 = -1 : 001 + 101 + 1 = 111 C 0 O 0 0 0
001 - 011 : 1 - 3 = -2 : 001 + 100 + 1 = 110 C 0 O 0 0 0
001 - 100 : 1 - -4 = 5 : 001 + 011 + 1 = 101 C 0 O 1 1 1 X
001 - 101 : 1 - -3 = 4 : 001 + 010 + 1 = 100 C 0 O 1 1 1 X
001 - 110 : 1 - -2 = 3 : 001 + 001 + 1 = 011 C 0 O 0 0 0
001 - 111 : 1 - -1 = 2 : 001 + 000 + 1 = 010 C 0 O 0 0 0
010 - 000 : 2 - 0 = 2 : 010 + 111 + 1 = 010 C 1 O 0 0 0
010 - 001 : 2 - 1 = 1 : 010 + 110 + 1 = 001 C 1 O 0 0 0
010 - 010 : 2 - 2 = 0 : 010 + 101 + 1 = 000 C 1 O 0 0 0
010 - 011 : 2 - 3 = -1 : 010 + 100 + 1 = 111 C 0 O 0 0 0
010 - 100 : 2 - -4 = 6 : 010 + 011 + 1 = 110 C 0 O 1 1 1 X
010 - 101 : 2 - -3 = 5 : 010 + 010 + 1 = 101 C 0 O 1 1 1 X
010 - 110 : 2 - -2 = 4 : 010 + 001 + 1 = 100 C 0 O 1 1 1 X
010 - 111 : 2 - -1 = 3 : 010 + 000 + 1 = 011 C 0 O 0 0 0
011 - 000 : 3 - 0 = 3 : 011 + 111 + 1 = 011 C 1 O 0 0 0
011 - 001 : 3 - 1 = 2 : 011 + 110 + 1 = 010 C 1 O 0 0 0
011 - 010 : 3 - 2 = 1 : 011 + 101 + 1 = 001 C 1 O 0 0 0
011 - 011 : 3 - 3 = 0 : 011 + 100 + 1 = 000 C 1 O 0 0 0
011 - 100 : 3 - -4 = 7 : 011 + 011 + 1 = 111 C 0 O 1 1 1 X
011 - 101 : 3 - -3 = 6 : 011 + 010 + 1 = 110 C 0 O 1 1 1 X
011 - 110 : 3 - -2 = 5 : 011 + 001 + 1 = 101 C 0 O 1 1 1 X
011 - 111 : 3 - -1 = 4 : 011 + 000 + 1 = 100 C 0 O 1 1 1 X
100 - 000 :-4 - 0 = -4 : 100 + 111 + 1 = 100 C 1 O 0 0 0
100 - 001 :-4 - 1 = -5 : 100 + 110 + 1 = 011 C 1 O 1 1 1 X
100 - 010 :-4 - 2 = -6 : 100 + 101 + 1 = 010 C 1 O 1 1 1 X
100 - 011 :-4 - 3 = -7 : 100 + 100 + 1 = 001 C 1 O 1 1 1 X
100 - 100 :-4 - -4 = 0 : 100 + 011 + 1 = 000 C 1 O 0 0 0
100 - 101 :-4 - -3 = -1 : 100 + 010 + 1 = 111 C 0 O 0 0 0
100 - 110 :-4 - -2 = -2 : 100 + 001 + 1 = 110 C 0 O 0 0 0
100 - 111 :-4 - -1 = -3 : 100 + 000 + 1 = 101 C 0 O 0 0 0
101 - 000 :-3 - 0 = -3 : 101 + 111 + 1 = 101 C 1 O 0 0 0
101 - 001 :-3 - 1 = -4 : 101 + 110 + 1 = 100 C 1 O 0 0 0
101 - 010 :-3 - 2 = -5 : 101 + 101 + 1 = 011 C 1 O 1 1 1 X
101 - 011 :-3 - 3 = -6 : 101 + 100 + 1 = 010 C 1 O 1 1 1 X
101 - 100 :-3 - -4 = 1 : 101 + 011 + 1 = 001 C 1 O 0 0 0
101 - 101 :-3 - -3 = 0 : 101 + 010 + 1 = 000 C 1 O 0 0 0
101 - 110 :-3 - -2 = -1 : 101 + 001 + 1 = 111 C 0 O 0 0 0
101 - 111 :-3 - -1 = -2 : 101 + 000 + 1 = 110 C 0 O 0 0 0
110 - 000 :-2 - 0 = -2 : 110 + 111 + 1 = 110 C 1 O 0 0 0
110 - 001 :-2 - 1 = -3 : 110 + 110 + 1 = 101 C 1 O 0 0 0
110 - 010 :-2 - 2 = -4 : 110 + 101 + 1 = 100 C 1 O 0 0 0
110 - 011 :-2 - 3 = -5 : 110 + 100 + 1 = 011 C 1 O 1 1 1 X
110 - 100 :-2 - -4 = 2 : 110 + 011 + 1 = 010 C 1 O 0 0 0
110 - 101 :-2 - -3 = 1 : 110 + 010 + 1 = 001 C 1 O 0 0 0
110 - 110 :-2 - -2 = 0 : 110 + 001 + 1 = 000 C 1 O 0 0 0
110 - 111 :-2 - -1 = -1 : 110 + 000 + 1 = 111 C 0 O 0 0 0
111 - 000 :-1 - 0 = -1 : 111 + 111 + 1 = 111 C 1 O 0 0 0
111 - 001 :-1 - 1 = -2 : 111 + 110 + 1 = 110 C 1 O 0 0 0
111 - 010 :-1 - 2 = -3 : 111 + 101 + 1 = 101 C 1 O 0 0 0
111 - 011 :-1 - 3 = -4 : 111 + 100 + 1 = 100 C 1 O 0 0 0
111 - 100 :-1 - -4 = 3 : 111 + 011 + 1 = 011 C 1 O 0 0 0
111 - 101 :-1 - -3 = 2 : 111 + 010 + 1 = 010 C 1 O 0 0 0
111 - 110 :-1 - -2 = 1 : 111 + 001 + 1 = 001 C 1 O 0 0 0
111 - 111 :-1 - -1 = 0 : 111 + 000 + 1 = 000 C 1 O 0 0 0
所以除了你将有一个这样的(根据定义签名的溢出标志是当你解释比特签订)
011 + 001 : 3 + 1 = 4 :011 + 001 + 0 = 100 C 0 O 1 1 1 X
所以1 + 3(001 + 011)=位模式100,在三位二进制补码世界中的值为-4,所以1 + 3 = -4这是错误的,因此有符号溢出,我们不能用三位表示+4。在x86上,这相当于127 + 1(0x7F + 0x01)的8位加法。基本上所有正数的组合都会导致128(或更大)的126 + 2,125 + 3 124 + 4等等。都有这个问题。
010 + 010 : 2 + 2 = 4 :010 + 010 + 0 = 100 C 0 O 1 1 1 X
我做了加法和减法。减法逻辑上来自两个补充概念反转并加1.所以减法c = a-b使用相反的c = a +(-b),并且从二进制补码我们知道这意味着c = a +((〜b)+1 )或c = a + b + 1。加法是c = a + b + 0,后者1或0是lsbit的进位。
现在采取这一步进一步加法c = a + b + cin,减法c = a +〜b +〜cin。你反转第二个操作数和进位。但是这是处理器特定的,因为一些处理器反转执行(我认为x86是一个),使其成为“借位”而不是“进位”进行减法。然后,如果你有这些指令(这些逻辑对于那些不会在一个sbb上反转的cin),那么混淆了用于加入进位或用借位进行减法的概念
我计算了溢出标志三个不同(真的? ) 方法。
ov=0;
if((ra&4)==(rc&4)) ov = ((rd>>3)&1)^((rd>>2)&1);
ovx = ((rd>>3)&1)^((re>>2)&1);
ovy=0;
if((ra&4)==(rc&4)) if((rd&4) != (ra&4)) ovy=1;
OV就像是在你的文字,你正在阅读,如果符号相同进入加法器则溢是开展与结果的最高位异或运算。
OVX溢出携带的定义相比,进行最高位
和ovy是一条捷径,如果你想弄清楚溢出,但不具有对寄存器的N + 1位可以使用(如何你会发现使用32位变量溢出的语言,你无法看到执行吗?像我在代码中显示的那样,有许多方法,但是也可以简单地检查msbits的工作方式)。
然后,如果结果不符合可用位数然后溢出,那么最后的X也是溢出的定义。对于无符号(进位)和有符号(溢出)溢出,为真。因为这是关于溢出的,那么这是关于有符号数的,所以对于我的三位系统,只能从-4到+3任何高于+3或低于-4的任何值,并且打印输出结尾处的X表明,所以这是在这个简化示例中显示溢出的第四种方式。
同样,上面的输出是通用逻辑如何实现的,然后您会看到处理器系列与执行标志之间的细微差别,即某些处理器反转执行以使其成为借位并且一些处理器不执行相减。真正的真实逻辑会将一堆3个输入(两个操作数并带入)两个输出(结果和执行)加法器级联在一起,尽管在HDL语言中可以使用加号运算符并解决此问题(并且在这些语言中也需要一个这些快捷方式没有检查进位与执行)
如果你使用booloean方程,你应该能够发现计算溢出的三种方法是等价的,不仅仅是在这里的实验,而是在数学上。
我认为你在书中发现了一个错误;)注意它之前说过:_当两个加法操作数的符号不同时,从不会发生超额流量,所以也许他的意思是这个公式只适用于符号不匹配的情况。 – Jester
进位基本上是“无符号溢出”溢出是“有符号”溢出。不确定你的书,但是如果两个操作数具有相同的符号并且结果是不同的符号,那么签名溢出是捷径。技术上在msbit上,如果进位和执行不相同,那么你有一个签名溢出。如果你添加-n和-y并得到一些正数,那么你在寄存器中没有足够的位来存储结果。例如,0x80 + 0x80 = 0x00。所以杰斯特肯定会接受他的评论。 –
ahh,当然,如果溢出的先决条件是两个符号都是相同的,那么确定xor是一个(简单的)方法来判断两位是相同还是不同。所以如果操作数msbits匹配,THEN异或结果msbit与操作数msbit如果一个然后两个位匹配如果零然后他们没有。我认为x86是一种倒置进位,使其成为减法的借位,所以你必须小心地在正确的时间取得进位。 –