11、计算机基础原理深度剖析

计算机基础原理深度剖析

1. 逻辑左移操作

逻辑左移（Shift Logical Left，SHL）是计算机中一种重要的位操作。以 16 位操作数为例，进行一位 SHL 操作时，所有位向左移动一位，最低有效位（LSB）补零，符号位则移入进位标志 C。一次左移操作相当于将有符号整数乘以 2。但如果操作后符号位发生变化（从 0 变为 1 或从 1 变为 0），则表示发生了溢出，这意味着由于编程错误，结果不再正确，这也是不实现算术左移（SAL）操作码的原因。

IV 会生成多种控制信号：
- NS：不进行移位
- SHL：左移
- SHR：右移（逻辑或算术）
- ARI：算术类型

当操作数为 32 位时，移位器输出的逻辑方程如下：
- Sh0 = S0 NS + S1 SHR
- Shi = Si NS + Si - 1 SHL + Si + 1 SHR （i = 1, 2, … 30）
- Sh31 = S31 NS + S30 SHL + S31 ARI

其中，Shi 是第 i 位的移位器输出，Si 是加法器第 i 位的和。图 3.8 展示了用于生成 Shi 的与 - 或门实现。对于非移位操作，只有 NS 为 1，加法器的和位直接连接到总线而不发生偏移；对于左移操作，只有 SHL 为 1，加法器的和位向左偏移一位；对于右移操作，SHR 始终为 1，ARI 位决定是否保留符号位，1 表示保留，0 表示不保留。

2. 状态寄存器

在第三代计算机中，状态寄存器（SR）被用于记录当前正在执行的程序的部分运行环境。SR 也被称为标志（F）寄存器或程序状态字（PS