计算机系统原理ppt课件.ppt

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1、计算机系统原理第三章运算方法和运算器运算器——引言3.1数据表示方法3.2基本运算3.3定点运算3.4定点运算器的组成3.5浮点运算方法和浮点运算器本讲简要说明目的与要求：熟悉计算机中的数据表示方法，了解计算机的基本运算和定点加减运算授课重点：数据表示方法，基本运算，定点加减运算授课难点：数据表示方法，定点加减运算阅读章节：第3.1节、3.2节和3.3节的第一部分作业安排：P993.1、3.2、3.6题1.数据格式定点格式整数：小数点固定于最低位右边的数小数：小数点固定于数值部分的最高位左边，在20与2-1之间定点数ｘ=ｘ0ｘ1ｘ2…ｘn在定点机中表示:整数的表示范围为：0≤

2、

3、ｘ

4、≤2n－1小数的表示范围为：0≤

5、ｘ

6、≤1－2n3.1.1数据表示方法3.1.1数据表示方法1.数据格式浮点格式1）浮点数的表示方法把一个数的有效数字和数的范围在计算机的一个存储单元中分别予以表示的方法，数的小数点位置随比例因子的不同而在一定范围内可以自由浮动任意进制数Ｎ可以写成N=M×ＲE,R=2符号位阶码E（整数）尾数M（小数）3.1.1数据表示方法1.数据格式浮点格式2）浮点数规格化形式规格化的浮点数对尾数M的要求为：若尾数的有效数字超过最高有效位（小数点后第1位），为使其规格化需要进行右规，右规时尾数右移1位，阶码加1若尾数有效位不在最高有效位，为使其规格化需要

7、进行左规，左规时尾数每左移1位，阶码将减13.1.1数据表示方法1.数据格式浮点格式3）浮点数据中“零”的表示浮点数被当作“零”处理的两种情况：当浮点数的尾数M＝0时，不论其阶码E为何值，均有N=0×ＲE＝0当阶码E的值比它能表示的最小值还小，即时，不管其尾数为何值，计算机都把该浮点数N看成零值，称为“机器零”“机器零”的标准格式：尾数为0，阶码为最小值4）IEEE浮点数标准IEEE制定的浮点数表示格式：IEEE754标准。在不同系列的计算机中采用统一的浮点数标准，有利于进行数值计算和软件移植5）十进制数串的表示方法十进制数串在计算机内主要有两种表示形式：字符串形式压缩的十进

8、制数串形式十进制数串表示法的优点是位数的长度可变，许多机器中规定该长度从0到311.数据格式——浮点格式把符号数值化的数据表示形式称为机器数；把原来带有“＋”、“－”号的数据表示形式称为真值表示机器数的常用的方法有三种，即原码、反码和补码这三种机器数的表示形式中，符号部分的规定是相同的，所不同的是数值部分的表示形式3.1.2数的机器码表示1.原码表示符号用代码0表示“＋”，用代码1表示“－”，数值部分以真值形式表示例：x1＝＋1101x2＝－1101则：[x1]原＝01101[x2]原＝11101原码定义真值x为整数,即x＝±x1x2…xn-1（-2n-1＜x＜2n-1）则[

9、x]原=3.1.2数的机器码表示1.原码表示原码定义真值x为小数，即x＝±0.x1x2…xn-1（-1＜x＜1）则[x]原＝原码性质若x＝＋x1x2…xn-1，则[x]原＝0x1x2…xn-1若x＝－x1x2…xn-1，则[x]原＝1x1x2…xn-1原码零有两种表示形式，当x＝±00…0时[＋00…0]原＝000…0[－00…0]原＝100…03.1.2数的机器码表示2.反码表示符号位用0表示正数，用1表示负数。对于正数，反码的数值与原码相同；对于负数，反码数值是将原码数值按位取反例：x1＝＋1011x2＝－1011则：[x1]反＝01011[x2]反＝10100反码定义真

10、值x为整数,即x＝±x1x2…xn-1（-2n-1＜x＜2n-1）则[x]反=3.1.2数的机器码表示反码定义真值x为小数，即x＝±0.x1x2…xn-1（-1＜x＜1）则[x]反=反码性质若x＝＋x1x2…xn-1，则[x]原＝0x1x2…xn-1若x＝－x1x2…xn-1，则[x]原＝1x1x2…xn-1原码零有两种表示形式，当x＝±00…0时[＋00…0]反＝000…0[－00…0]反＝111…13.1.2数的机器码表示反码性质用反码进行运算时，两数反码的和等于两数和的反码；符号位也参加运算，当符号位产生进位时，需要循环进位3.1.2数的机器码表示例3.2已知x1＝＋1

11、001，x2＝－0101，求x1＋x2[解][x1]反＝01001＋）[x2]反＝11010[x1]反＋[x2]反＝100011＋）100100即：[x1＋x2]反＝00100，所以x1＋x2＝＋01003.补码表示符号部分同原码，数值部分与它的符号位有关：对于正数，补码的数值位与原码相同；对于负数，补码的数值位是将原码按位变反，再在最低位加1例：x1＝＋11010x2＝－11010则：[x1]补＝011010[x2]补＝100110补码定义真值x为整数,即x＝±x1x2…xn-1（-2n-1≤x＜2n