组成原理期末复习.ppt

第一章 计算机系统概论 存储程序概念 第一台电子数字计算机 1946、美国、ENIAC 存储程序概念的提出 1945、美籍匈牙利数学家冯·诺依曼 硬件系统由五大基本部件组成； 计算机内部采用二进制来表示指令和数据； 将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作。 第一台存储程序计算机 1949 、英国剑桥大学威尔克斯、EDSAC 计算机的硬件组成 计算机系统的多层次结构 第二章运算方法与运算器 数制与编码 数的机器码表示 无符号数、带符号数 原码、反码、补码 正数的原、反、补码相等 补码和反码的符号位可参与运算 补码的零的表示形式唯一 补码负数表示范围宽 定点数表示范围 定点数表示范围 补码定点数(字长n+1位) 纯小数： -1~1－ 2-n 例：字长为8位,则 最小定点小数 - 1 最大定点小数 127/128 纯整数：- 2n ~ 2n －1 例：字长为8位,则 最小定点整数 -128 最大定点整数 127 已知X为下列数值 ① ＋0.1010； ② ＋0； ③ －0；④ －0.1010。 请写出每一个数的[X]原、[X]补、（设字长5位，其中含1位符号位） 解答：当X＝＋0.1010时： [X]原＝0.1010 [X]补＝0.1010 当X＝＋0时： [X]原＝0.0000 [X]补＝0.0000 当X＝－0时： [X]原＝1.0000 [X]补＝0.0000 当X＝－0.1010时： [X]原＝1.1010 [X]补＝1.0110 浮点数的表数范围 若阶码数值部分为K位，尾数数值部分为n位， 均用补码表示，则 IEEE754标准的浮点数 规格化的浮点数 浮点 [X]补＋[Y]补＝10表示成浮点数 设尾数和阶码各取2位符号位，于是有： 阶码：00 000；尾数：10其中阶码为3位，尾数为8位（符号位数自己确定） 规格化：因为Sf1?Sf2＝1，需右规，得： 00 001；11.010111001 舍入处理：采用“0舍1入”法 11＋ 1 11判溢出：阶码的两符号位为“00”，无溢出。故结果为： [X]补＋[Y]补＝00 001；11用32位二进制表示浮点数据，其中阶码8位（含1位符号位）补码表示，尾数24位（含1位符号位）补码表示。试写出其可表示的浮点规格化最小正数 （ 参考10页学生自己填写 ）和最小负数（参考10页学生自己填写 ）。 浮点数的规格化目的是使浮点数的尾数的最高位为有效数位。当尾数用补码表示时，符号位与小数点后的第1位不相等则为已经规格化的数据，否则为非规格化的数据。通过规格化，可以保证运算数据的精度。 定点加减运算 补码加减法 [x]补+ [y]补= [x+y]补(mod 2n) [x-y]补=[x+(-y)]补= [x]补+ [-y]补 (mod 2n) 补码的溢出判断 同号相加时才可能产生溢出。 双高位判别法 Cf⊕Co=1 变形补码方法 01-正溢出 10-负溢出 11-负数 00-正数 定点乘除运算 串行乘法——补码一位乘法运算 串行除法——补码不恢复余数法运算 第一步，判断是否够除，不是简单地相减。 补码表示时 被除数、除数同号，相减 被除数、除数异号，相加 中间过程中，不同情况不同处理。 余数、除数同号，商1，1←，+[-Y]补 余数、除数异号，商0，1←，+Y 商的校正。 末尾恒置1法 运算器的基本组成 定点运算器的基本组成 ALU、寄存器组、内部总线、判别逻辑和控制电路、多路选择器或锁存器。 运算器的三种总线结构 单总线、双总线、多总线 ALU的进位方式 串行进位的缺陷：运算时间长。 并行进位方式： 单级先行进位：组内并行，组间串行。 多级先行进位：组内并行，组间并行。 74181芯片应用举例 单级先行进位：组内并行，组间串行。 前片的Cn+4与下一片的Cn相连。 影响运算速度 例1：由4片74181组成单级先行进位的16位ALU。 74181芯片应用举例 74182CLA的进位逻辑 Cn+x =G0+P0Cn Cn+y =G1+P1Cn+x =G1 +P1(G0+P0Cn)=G1+P1G0+P1P0Cn Cn+z=G2+P2Cn+y=G2+P2( G1+P1G0+P1P0Cn) =G2+P2 G1+ P2 P1G0+P2 P1 P0 Cn G3+P3Cn+z=G3+P3(G2+P2 G1+ P2 P1G0+P2 P1 P0 Cn ) =G