计算机组成原理05-计算机的运算方法01.ppt

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1、系统总线存储器运算器控制器接口与通信输入/输出设备《计算机组成原理》第六章计算机的运算方法一、数制与编码1、进位计数制及其相互转换2、真值和机器数3、BCD编码4、字符与字符串5、校验码二、定点数的表示与运算1、定点数的表示：无符号数的表示；有符号数的表示2、定点数的运算：定点数的移位运算（注意算术移位右移时最高位的确定）；原码定点数加减运算；补码定点数加减法运算；定点数乘除运算；溢出概念和判别方法。三、浮点数的表示与运算1、浮点数的表示：浮点数的表示范围；IEEE754标准2、浮点数的加减运算：要能够描

2、述出浮点数加减运算的步骤，注意浮点数的规格化。四、算术逻辑单元ALU1、串行加法器和并行加法器2、算术逻辑单元ALU的功能与结构要理解串行加法器和并行加法器原理和区别，要掌握ALU的功能与结构，这是后续相关章节的基础。大纲要求1、理解进位计数制，掌握常用进制之间的转换；2、理解真值与机器数的概念，了解BCD码的概念；3、掌握海明码和循环冗余校验码的计算；4、掌握定点数的各种表示方法，包括无符号数的表示；有符号数的原码、反码、补码、移码表示，掌握定点数的移位运算；掌握定点数的加、减、乘、除运算；5、掌握浮点

3、数的表示方法；掌握浮点数的加减运算原理及流程；6、了解串行加法器和并行加法器的原理；了解算术逻辑单元ALU的功能与结构。复习目标重难点提示1、定点数的表示；定点数的移位运算；定点数的加、减、乘、除运算；2、浮点数的表示；IEEE754标准；浮点数的加减运算；3、海明码和循环冗余校验码的原理及计算。运算方法运算方法：算术运算和逻辑运算在运算器中的实现方法。实现的主要硬部件:算术逻辑部件ALU。逻辑运算实现简单，可直接通过与或非门电路实现，所以，我们主要研究学习计算机中算术运算。为什么要研究运算方法?答：

4、描述清楚运算器的逻辑功能（即输入与输出信号的关系）1）一个实际数，怎么用机器数表示？（原码、补码、反码等）机器数具有特定的运算规律，和我们以往研究的算术运算不同。2）计算机特定的运算方法：定点运算、浮点运算。3）早期冯.诺依曼型运算器只设有加法器，怎么实现加减乘除？4）不同的运算方法（设计）决定了不同运算器的结构（电路）。//类似软件开发，设计算法不同，对应的代码也不同。逻辑电路逻辑表达式最简表达式真值表逻辑功能化简运算器的基本结构运算器功能：完成算术运算和逻辑运算的部件。（重点研究算数运算）设计考虑：任

5、意算术运算（加减乘除）都可通过相加和移位来解决。所以运算器的核心部件是加法器和移位器。减法可以通过加法来解决12-7=5（以10为模）12+3（7的补码）=15（去模10）=5123-78（以100为模）123+22=145（去模100）=45乘法可以通过连续的加法来解决除法可以通过连续的减法来解决系统总线存储器运算器控制器接口与通信输入/输出设备运算部件任何一个硬部件的基本结构一定和其逻辑功能有关！四位ALU中规模集成电路逻辑图M是状态控制端，M=1,执行逻辑运算M=0,执行算术运算F3～F0是运算结果

6、S0~S3是运算选择控制端，决定电路执行哪种算术运算或哪种逻辑运算。Cn是ALU的最低位进位输入A3~A0，B3～B0是参加运算的两个数运算器的基本结构：（P281-283）ALU、移位门、寄存器组、输入选择门和数据总线组成。问题1、ALU电路没有记忆功能。参与运算的数、运算的结果放那里？（A+B）+（C+D）答：存放在寄存器组（多个寄存器）中。问题2、ALU两个参加运算数与一个运算结果。一次只有两个数参加运算，究竟让哪个寄存器参加工作呢？答：要进行选择（选择门电路）。移位门ALU选择门A选择门B通用寄存

7、器组数据总线数据总线运算器基本结构框图运算部件参加运算的数XY参加运算的数运算结果1、数据的表示方式1.1、符号的处理（正数、负数）1.2、数值的处理（数制转换）1.3、小数点的处理（定点、浮点）1.4、原码的表示方法1.5、反码的表示方法1.6、补码的表示方法（重点研究）1.7、移码的表示方法1.8、字符、汉字的表示方法1.9、校验码第六章计算机的运算方法机器数的表示方法实际数的表示方法研究在机器中怎样用二进制表示十进制数研究哪种机器数的表示方法更利简化运算通常我们把一个数（连同符号）在机器中数值化称后

8、为：机器数，而把原来的数值称为：真值。一个实际数（如+8.75）通常由符号、数值、小数点三部分组成。因此，将一个实际数在计算机内部表示需要解决三个问题：1、符号的处理（+8.57）2、数值的处理（8.75）3、小数点的处理（8.75）1、数据的表示方式（从真值到机器数）真值+5=机器数01011、数据的表示方式1.1、符号的处理（正数、负数）1.2、数值的处理（数制转换）1.3、小数点的处理（定点、浮点）1.4、原码的表示方法