广东海洋大学计算机组成原理第二章.ppt

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广东海洋大学计算机组成原理第二章

第二章 运算方法和运算器 2.1数据与文字的表示 2.2定点加法、减法运算 2.3定点乘法运算 2.4定点除法运算 2.5定点运算器的组成 2.6浮点运算与浮点运算器 2.1数据与文字的表示方法 2.1.1数据格式 2.1.2数的机器码表示 2.1.3字符的表示 2.1.4汉字的表示 2.1.5校验码 2.1数据与文字的表示方法 计算机中使用的数据可分成两大类: 符号数据:非数字符号的表示(ASCII、汉字、图形等) 数值数据:数字数据的表示方式(定点、浮点) 2.1.1数据格式 一、复习 10进制和R进制之间的转换 R进制到10进制: 10进制到R进制: 整数部分:除r取余,r为进制基数 ????????小数部分:乘r取整 2.1.1数据格式 二、数值数据 计算机在数据、文字的表示方式时,应该考虑一下几个因素: 表示的数据类型(整数、小数、实数和复数) 数值的范围 数值精度 存储、处理、传送的硬件代价 2.1.1数据格式 三、计算机常用的数据表示格式有两种: 定点表示:小数点位置固定 数值范围有限 浮点表示:小数点位置不固定 数值范围很大 2.1.1数据格式 四、定点表示法 所有数据的小数点位置固定不变 理论上位置可以任意,但实际上将数据表示成两种形式: 纯小数 纯整数 定点数表示: 带符号数 不带符号数 1、定点纯小数 x0 x1 x2 x3 … xn-1 xn 表示数的范围是 0≤|x|≤1-2-n (最小数、最大数、最接近0的正数、最接近0的负数) 2.1.1数据格式 2.1.1数据格式 3、定点纯整数 x0 x1 x2 x3 … xn-1 xn 表示数的范围是 0≤|x|≤2n-1 最小数、最大数、最接近0的正数、最接近0的负数呢? 2.1.1数据格式 4、定点表示法的特点 定点数表示数的范围受字长限制,表示数的范围有限; 机器中,常用定点纯整数表示 如果用定点表示,则如何表示实数(包括小数和整数)呢? -------引入浮点 2.1.1数据格式 五、浮点表示:小数点位置随阶码不同而浮动 1、格式:N=RE.M 2、机器中表示 2.1.1数据格式 3、IEEE754标准(规定了浮点数的表示格式,运算规则等) 规则规定了单精度(32)和双精度(64)的基本格式. 规则中,尾数用原码,指数用移码(便于对阶和比较) 2.1.1数据格式 IEEE754标准 基数R=2,基数固定,采用隐含方式来表示它。 32位的浮点数: S是数的符号位,1位,在最高位,“0”表示正数,“1”表示负数。 M是尾数, 23位,在低位部分,采用纯小数表示 E是阶码,8位,采用移码表示。移码比较大小方便。 规格化: 若不对浮点数的表示作出明确规定,同一个浮点数的表示就不是惟一的。 尾数域最左位(最高有效位)总是1, 故这一位经常不予存储,而认为隐藏在小数点的左边。 采用移码表示阶码E ,将浮点数的指数真值e变成阶码E时,应将指数e加上一个固定的偏移值127,即E=e+127。 2.1.1数据格式 64位的浮点数中符号位1位,阶码域11位,尾数域52位,指数偏移值是1023。因此规格化的64位浮点数x的真值为: x=(-1)S×(1.M)×2E-1023  e=E-1023 一个规格化的32位浮点数x的真值表示为 x=(-1)S×(1.M)×2E-127 e=E-127 2.1.1数据格式 真值x为零表示:当阶码E为全0且尾数M也为全0时的值,结合符号位S为0或1,有正零和负零之分。 真值x为无穷大表示:当阶码E为全1且尾数M为全0时,结合符号位S为0或1,也有+∞和-∞之分。 浮点数所表示的范围远比定点数大。 e的范围为-126至+127, 32位浮点数表示的绝对值范围是10-38至1038 一般在高档微机以上的计算机中同时采用定点、浮点表示,由使用者进行选择。而单片机中多采用定点表示。 2.1.1数据格式 例1:若浮点数x的754标准存储格式为16,求其浮点数的十进制数值。  解:将16进制数展开后,可得二制数格式为 0 100 00010011 0110 0000 0000 0000 0000 S 阶码(8位) 尾数(23位) 指数e=阶码-12701111111(3)10 包括隐藏位1的尾数 1.M=1.011 0110 0000 0000 0000 0000=1.011011 于

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