計算機組成原理(第二章1)課件

1、計算機組成原理（第二章1）第二章 運算方法和運算器數(shù)據(jù)與文字的表示方法定點運算方法定點運算器的組成浮點運算方法浮點運算器的組成2.1 數(shù)據(jù)與文字的表示方法2.1.1 數(shù)據(jù)格式二進制數(shù)定點格式浮點格式關(guān)于二進制數(shù)二進制整數(shù) 17210 = 101011002 = 1*27+0*26 +1*25+0*24+1*23+1*22+0*21+0*20 110011012 = 1*27+1*26 +0*25+0*24+1*23+1*22+0*21+1*20 = 20510 8.310 = 1000.0100110011002 = 1*23+0*22+0*21+0*20 +0*2-1+1*2-2+0*2-3

2、+0*2-4 +1*2-5+1*2-6+0*2-7+0*2-8 +1*2-9+1*2-10+0*2-11+0*2-12+ = 8.299804687511001101.11012 = 1*27+1*26+0*25+0*24 +1*23+1*22+0*21+1*20 +1*2-1+1*2-2+0*2-3+1*2-4 = 205.812510 1、定點數(shù)的表示方法純小數(shù)純整數(shù) x0 X1 X2 Xn-1 Xn 符號 量值（尾數(shù)）純小數(shù)： 0110100102 = +0.110100102 = + 0.820312510 1110100102 = - 0.110100102 = - 0.820312

3、510純整數(shù)： 0110100102 = +110100102 = + 21010 1110100102 = - 110100102 = - 210102、浮點數(shù)的表示方法十進制數(shù)：N=M10E二進制數(shù)：N=mReEs E1 E2 Em Ms M1 M2 Mn階符 階 碼 數(shù)符 尾 數(shù)IEEE 754國際標準，32位符點數(shù)：因為規(guī)格化符點數(shù)的尾數(shù)域最左位（最高有效位）總是1，故這一位經(jīng)常不予存儲，而認為隱藏在小數(shù)點的左邊機器零： 尾數(shù)為零 階碼 = -127 = 00000000例1： (41360000)16 =0100 0001 0011 0110 0000 0000 0000 0000

4、e=階碼-127=10000010127=3 1.M=1.011 0110 0000 0000 0000 0000=1.011011 x=(-1)S1.M2e=+(1.011011)23=11.3753、十進制數(shù)串的表示方法(1)、字符串形式如：23.78=32 33 2E 37 38H(2)、壓縮的十進制數(shù)串形式BCD碼：Binary-Coded Decimal+123=123C “+”=C-12=012D “-”=D2.1.2 數(shù)的機器碼表示真值機器數(shù)（機器碼）：原碼、補碼、反碼、移碼1、原碼表示法x=+0.1001 x原=0.1001x=-0.1001 x原=1.1001X=+0 x原=

5、0.0000X=-0 x原=1.00002、反碼表示法3、補碼表示法7:00PM - 3 hours = 4:00PM7:00PM + 9 hours = 4:00PM7 3 = 7 + 9 = 4 (mod 12)減法可以轉(zhuǎn)化為加法原碼變補碼方法：第一種：（1）正數(shù)補碼與原碼相同（2）負數(shù)補碼為原碼數(shù)值位取反加一，符號位不變。第二種：（1）正數(shù)補碼與原碼相同（2）負數(shù)原碼從右邊最低位往左，尋找第一個非0數(shù)值位，該位以及右邊所有數(shù)值位保持不變，該位左邊所有數(shù)值位取反，符號位不變。 如（1 00100 10）原=（1 11011 10）補x=+10101 x補=0 10101 x移=1 1010

6、1x=-10101 x補=1 01011 x移=0 01011x=+00000 x=-00000 x補=0 00000 x移=1 00000例6：用數(shù)軸說明各種機器碼的表示范圍（板書）例7：八位二進制整數(shù)的原碼、補碼、反碼和移碼 真值x真值xx原x反x補x移-128-10000000/1 00000000 0000000-127-011111111 11111111 00000001 00000010 0000001-1-000000011 00000011 11111101 11111110 1111111-0+0000000001 00000000 00000001 11111110 00

7、000000 00000001 0000000+1+000000010 00000010 00000010 00000011 0000001+127+011111110 11111110 11111110 1111111 1 1111111例9： 32位的非零規(guī)格化符點數(shù)（非IEEE754格式） 最大正數(shù)= 0 11111111 11111111111111111111111 x=1+(1-2-23)*2127 最小正數(shù)= 0 00000000 00000000000000000000000 x=1.0*2-128 最小負數(shù)= 1 11111111 1111111111111111111111

8、1 x=-1+(1-2-23)*2127 最大負數(shù)= 1 00000000 00000000000000000000000 x=-1.0*2-1282.1.3 字符與字符串的表示方法ASCII（American Standard Code for Information Interchange）圖2.0： IF AB THEN READ(C) 49H 46H 20H 28H 43H 29H 20H2.1.4 漢字的表示方法1、漢字的輸入編碼數(shù)字編碼：如“國標區(qū)位碼” “中”=5448拼音碼：“全拼”、“標準”字型編碼：如“五筆字型編碼”2、漢字內(nèi)碼二個字節(jié) = 1XXXXXXX 1XXXXXX

9、X3、漢字字模碼亦稱漢字的點陣碼16X16 24X24 32X32 48X48漢字庫例：見下圖2.1.5 校驗碼奇偶校驗碼Hamming校驗碼（海明校驗碼）循環(huán)冗余校驗碼（CRC：Cyclic Redundancy Check）例7：奇偶校驗碼 數(shù)據(jù)偶校驗編碼C奇校驗編碼C1010101010101010 010101010 10101010001010100 101010100 00000000000000000 000000000 10111111101111111 101111111 01111111111111111 011111111 12.2 定點加法、減法運算2.2.1 補碼加法x補+y補=x+y補證明：1、x0, y0, x+y02、x0, y0 或 x+y03、x0, x+y0 或 x+y04、x0, y0, x+y= 1例12：x=+0.1011, y=+0.1001 x+y=?x補=0.1011, y補=0.1001x+y補= x補+ y補=1.0100 x+y