四、16位算术电路外挂说明
（一）、高速强大的算术运算功能
单片机以体积小、控制功能强大、运行稳定、成本低廉广泛应用于军工产品、工业设备、民用产品，随着技术的进步，更多的产品与设备在研制中要求单片机具备更快的数据处理速度与更强大的数据处理功能。
1、有符号加减运算提高了单片机的数据处理速度。
在大量的加减运算中，都涉及到有符号数据，即使无符号减法也涉及到运算结果的符号，用无符号加减运算进行有符号数的数据处理，编程复杂，数据处理速度慢。本方案的有符号加减运算，简化了编程，提高了数据处理速度。
2、乘除倒数电路提高了单片机数据处理速度，增强了数据处理功能。
在单片机的应用中，很多产品要求单片机利用加减乘除算术运算进行复杂的数据处理，并且数据处理的结果在限定的时间内完成。如果能在限定的时间内完成数据处理，单片机就具备对该数据进行实时处理的功能；如果不能在限定的时间内完成数据处理，单片机就不具备对该数据进行实时数据处理的功能。不具备实时处理数据功能时，就得用查表的方法获取数据。查表的方法获取的数据精度一般都比较低，受单片机资源限制，还有很多数据无法建立数据表。显然，单片机要具备强大的数据处理功能，就必须先具备高速的加减乘除算术运算速度。但是，只有少数的16位单片机有16位乘16位的乘法电路，几乎没见到16位单片机有16位的除法电路。其原因一是，现有的二进制逻辑设计的乘法电路无法与除法电路共用，一个16位乘16位的乘法电路需要二千多个基本逻辑元件，一个16位的除法电路需要的基本逻辑元件比乘法电路更多。其原因二是，即使按二进制逻辑把16位乘法电路与16位除法电路设计到单片机里，由于除法运算不能象乘法运算那样进行因式分解，除法运算的位数无法超出16位限制，还得用减法运算进行除法运算。
本方案由于编码原理的突破，使倒数电路与乘法电路共用，包括运算电路、乘除倒数接口电路、16位任意左移位电路、32位任意右移位电路在内的一个完整共用电路，所用的基本逻辑元件数量与一个按二进制逻辑设计的16位乘法电路所用的基本逻辑元件数量相差不大。更重要的是，用倒数运算解决除法运算的问题，使除法运算能够分解，数据处理速度提高。以除法运算为例，现单片机用减法运算进行除法运算，计算一个16位的除法结果需要执行几千到几万条指令，计算一个32位的除法结果需要执行几万到几十万条指令。本方案计算一个16位的除法结果只要执行几条指令，计算一个32位的除法结果也只需要十几条指令，速度提高了成千上万倍。加减乘除倒数运算的高速度，使单片机有了强大的数据处理功能。
（二）单片机外挂电路设计的基本思想
1、通过共用电路减少元件数量。把有符号加减运算设计成一个共用电路，把乘除倒数运算设计成一个共用电路，以较少的元件，获得更多的算术功能，并便于今后以较少的元件进行算术功能扩展。整数加减共用电路今后可以扩展到整数、浮点数共用电路，乘除倒数共用电路今后可以扩展到乘除倒数开方的共用电路。
2、以整数运算为基础，保障运算精度，方便数据处理。16位的加减运算有16位运算位精度，扩展到32位运算有32位运算位精度；16位乘16位的乘法运算有32位运算位精度，扩展到32位运算有64位运算位精度；16位除16位的除法运算有33位运算位精度，取用32位运算位精度，扩展到32位除32位运算有48位运算位精度。为方便编程与数据处理，加减共用电路分为有符号与无符号四种算术模式，需要什么样的算术模式就选用什么样的算术模式。乘除倒数电路只需要增加十几个元件就能成为有符号乘除与无符号乘除四种算术模式。同时，乘除倒数共用电路中有一个16位任意左移位电路，一个32位任意右移位电路，通过增加接口可以使乘除倒数共用电路成为乘、除、倒数、任意左移位、任意右移位共用电路，便于进行定点数、浮点数的运算。
3、外挂电路的应用设计与芯片制造方便。已经完成的16位加减共用电路与乘除倒数共用电路的原理电路，均是模块化设计，能够很方便地进行电路拼接组合，进行应用电路设计时，只是进行数种模块的接口拼接，生产线上的流片编程也变得容易。
4、模式控制与运算过程管理全部放入运算电路里，外挂到CPU上，最大限度地减少了单片机的技术改造环节，保障单片机在外挂电路后运行稳定可靠。
（三）电路挂接设计是芯片制造商的事情
单片机的应用需要用户进行编程开发，不同的厂商制造的单片机其编程方法与指令方式可以不相同，但同一厂家的系列单片却要保持相同的编程方法与指令方式。外挂电路设计需要确定应用时的编程方法与指令方式，这些是芯片制造商的事情。