计算机组成原理讲义第2章数据表示运算和运算器部件ppt课件.ppt

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1、计算机组成原理讲义第2章数据表示、运算和运算器部件诀窍详细内容请参阅王诚主编“计算机组成原理”本章主要教学内容⒈围绕定点运算器的功能、组成、设计和实现来介绍。掌握各种数据在计算机内的表示、存储方式、完成运算所用的算法和实现这些算法所用的逻辑电路。⒉本章从数值化信息编码讲起，引出二进制编码，数制转换，插入部分检错纠错码知识。⒊介绍各种数据表示、数值数据算术运算的有关算法。⒋讲解在计算机中实现算术运算与逻辑运算所用的功能部件——运算器部件。第2章数据表示、运算和运算器部件2.1数字化信息编码的概念和二进制编码知识2.2数据表示-采用的信息编码2.3二进制数值数据的编码与运算算

2、法2.4运算器部件的组成与设计2.5浮点运算与浮点运算器2.1数字化信息编码的概念和二进制编码知识2.1.1数字化信息编码的概念2.1.2二进制编码和码制转换2.1.3检错纠错码2.1.1数字化信息编码的概念⒈所谓编码，就是用少量、简单的基本符号，选用一定的组合规则，以表示大量复杂多样的信息。⒉多重编码，是指当使用的基本符号较多时，往往还要采取措施，以便首先使用少量的简单符号来编码、以表示那些量大而复杂的基本符号，再用这些基本符号来表示信息。例如汉字编码。⒊二进制编码的优点：①容易实现；②运算简单；③对应逻辑值。2.1.2二进制编码和码制转换⒈数制与进位记数法⑴基r数制：

3、用r个基本符号通过排列起来的符号串表示数值，称为基r数制，称r为该数制的基。⑵有权基r数制：如果每一位的单位值都赋以固定的值Wi，则称Wi为该位的权，此时的数制为有权的基r数制。⑶r进位数制（r进制）：如果基r数制符合“逢r进位”的规则，则每位的权为ri，称为r进制。⒉二进制编码与二进制数据⑴二进制编码方法；⑵二进制数值数据的计算（十进制展开）。2.1.2二进制编码和码制转换（续）⒊数制转换⑴二（八和十六）进制与十进制数据转换：①整数部分：除以基数，取其余数，倒序排列。②小数部分：乘以基数，取其整数，正序排列。⑵二进制与八进制或十六进制数据转换：①原理：一位八(十六)进制

4、数可表示成3(4)位二进制数。②方法：从小数点所在位置分别向左、右对每3位或4位进行分组，写出每一组对应值（注意补零问题）。2.1.2二进制编码和码制转换（续）⒋二进制数的运算规则：算术运算和逻辑运算⑴加法运算规则⑵减法运算规则⑶乘法运算规则⑷除法运算规则⑸逻辑或运算规则（运算符为∨）⑹逻辑与运算规则（运算符为∧）⑺逻辑非运算规则（运算符为▔）⑻逻辑异或运算规则（运算符为≮）2.1.3检错纠错码⒈检错纠错的有关概念和实现思路⑴实现原理：在合法的数据编码之间加进一些不允许出现的编码，使合法编码出现某些错误时，就成为非法编码。⑵（最小）码距：任意两个合法编码之间至少有几个二进

5、制位不相同，⑶常用的数据校验码是奇偶校验码、海明校验码、循环冗余码。⑷纠错码是对校验码的更进一步的发展和应用。2.1.3检错纠错码（续）⒉三种常用的检错纠错码⑴奇偶校验码：①原理：使原来合法码距由1正加到2；②方法：正加一个二进制位成奇(偶)个“1”；③特点：只能发现一位或奇数个位出错。2.1.3检错纠错码(续)⑵海明校验码：①原理：在k个数据位之外加上r个校验位，形成k+r位的新的码字，使新的码字的码距比较均匀地拉大。把数据的每一位分配在几个不同的偶校验位的组合中，当某一位出错后，就会引起相关的几个校验位的值发生变化；②方法：见表2.2和表2.3；③特点：能发现并纠正一

6、位出错或发现两位出错。2.1.3检错纠错码(续)⑶循环冗余码①原理：在k个数据位之外拼接r个校验位，关键是如何从k位信息位简单地得到r位校验位编码。以及如何判断k+r位码字是否正确；②方法：由信息表达式及生成表达式生成模２余数表达式，并拼接在信息表达式之后；③特点：能发现并纠正一位、多位出错，用于串行通信。2.2数据表示-采用的信息编码2.2.1逻辑数据的表示2.2.2字符数据的表示2.2.3数值型数据的表示2.2.1逻辑数据的表示⒈用来表示二值逻辑中的“是”与“否”或称“真”与“假”两个状态的数据。⒉在计算机中可用一个基二码、一个字或一个字节来表示单个逻辑数。2.2.2

7、字符数据的表示＊用一定位数的基二码为每一个字符指定一个确定的编码。⒈ASCII码和EBCDIC码⑴ASCII码：7位基二码表示的字符，见表2.8。⑵EBCDIC码：8位编码，主要用在IBM计算机中。2.2.2字符数据的表示（续）⒉字符串的表示⑴连续的一串字符，占用主存中连续的多个字节，每个字节存一个字符。⑵注意其存放顺序（P.68图2.4）。2.2.2字符数据的表示（续）⒊中文（汉字）的编码表示⑴用两个字节表示一个汉字。将两个字节的最高位设定为1。128*128个。⑵注意与ASCII码的奇偶校验码有冲突。2.2.3数值型数据的