区分ALU中有符号和无符号整数的最佳方法是什么？

Question

我正在开发自己的虚拟4位ALU。我想创建计算器（+， - ，*，/，％，只有整数，可能更多位）。我的目标是彻底了解它，而不是建立一个有效的设备。

目前我已经实现了4个功能：

1. 添加。
2. 添加一个。
3. 积极到消极。
4. 减法。

在所有函数中，结果的第5位被忽略。我想告诉ALU是否应该签署结果。最好的方法是什么？

我的想法：

1. 使用另外3个函数（第1个，第2个和第3个，结果是无符号整数）。
2. 再使用一个输入字节（告诉是否忽略第5位）。

哪一个更好？你知道更好的方法吗？

Answer 1

如果仅使用加法或减法，则无需添加更多函数。

在签名的情况下解释不同的数字是很常见的。 通常，最高位用于确定数字是否为负数。在你的ALU中，你可以有0到15（无符号）或-8到7（有符号）的数字，但这取决于你如何解释它们。加法或减法的逻辑是相同的，不需要。

例如：

  0111 (7)
 +0001 (1)
 =====
  1000 (8)

或

  1110 (-2)
 +0010 (2)
 =====
  0000 (0)

正如您所看到的那样，对于正数和负数，加法的工作方式相同。此时未使用的第5位可用作下一次添加的进位（用于添加具有更高位数的数字）。

Answer 2

在寄存器中，值只是一组位。

一个选项是您的运营商假设操作数具有某些格式。例如：
- ADD可以假设signed big-endian
- UADD可以假设unsigned little-endian

另一种方法是在一个寄存器中设置一个位来表示ALU以签名方式或无符号方式操作。

还可以注意到，对于加法和减法，ALU确实知道值是否有符号并不一定重要。

   Binary   :  Signed Meaning  :  Unsigned Meaning
----------------------------------------------------
   1111     :  -1              :  15
   0111     :   7              :   7
1111 - 0111 :  -1 - 7          :  15 - 7
   1000     :  -8              :   8

对于加法或减法，不需要知道值是否有符号。

您只需要决定如何处理溢出 - 1111 + 0111 = 10110
- 在4位ALU中，它是0110，但有溢出