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组成原理课程的设计说明书
组成原理课程设计报告
( 2012 -- 2013 年度第 2 学期)
计算机组成原理算法实现(二)
专业 学生姓名 班级 学号 指导教师 完成日期
目 录
1 设计目的 1
2 设计内容 1
3 实现方法 1
3.1 系统目标 1
3.2 主体功能 3
3.3 开发环境 3
4 小 结 5
附 录 6
附录1 源程序清单 6
计算机组成原理算法实现(一)
1 设计目的
本课程设计是在学完本课程教学大纲规定的全部内容、完成所有实践环节的基础上,旨在深化学生学习的计算机组成原理课程基本知识,进一步领会计算机组成原理的一些算法,并进行具体实现,提高分析问题、解决问题的综合应用能力。
2 设计内容
计算机组成原理算法实现(二):能够实现定点小数的机器数表示、定点小数的变形补码加减运算、定点小数的原码乘法运算和浮点数的加减运算。
3 实现方法
3.1 系统目标
(1)系统进入主界面后:菜单需要在输入口令正确后方可激活使用。口令输入错误时要给出重新输入口令的提示,三次口令输入错误应该禁止使用。
(2)从主界面中点击相应的菜单可以进入对应的算法演示界面。
(3)实现定点小数的机器数表示,对于正数的定点小数,它的原码、补码、反码为它本身;移码为最高符号位变为1,其他位保持不变。对于负数的原码为最高符号位为一,数值位保持不变;补码为从低位向高位找,直到找到第一不为零的位置将第一个不为零的数后(包括第一个不为零的数)的所有数按位取反(包括符号位);反码为符号位为1,数值位按位取反;移码为符号位为0,然后从低位向高位找,直到找到第一不为零的位置将第一个不为零的数后(包括第一个不为零的数)的所有数按位取反(不包括符号位)。
(4)定点小数变形补码加减运算算法:首先获取两个数的变形补码,获取补码的原则是:首先判断是正数还是负数,如果是正数,则将“+”号去掉,然后将第一个“0”变成“00”;如果是负数,则将“-号去掉,然后从低位向高位找,直到找到第一不为零的位置将第一个不为零的数后(包括第一个不为零的数)的所有数按位取反(包括符号位)。然后在通过按位加运算计算两个数的值,如果是减法也转换成加法做。
(5)定点原码乘法:乘数的每一位分别跟被乘数的每一位相乘,1*1=1,1*0||0*1||0*0=0,其中小数点后面的第一位为两个数的符号运算。乘数以及被乘数转化为原码形式正数直接操作,负数第一个由零变为1 。浮点加减法根据阶码相同阶码则后面的尾数做加减运算,阶码不相同先把阶码转化为相同的阶码,同时改变的尾数做加减法运算。按每一个界面的返回的时候就会转变为开始的界面。
(6)浮点数的加减运算:首先将两个浮点数用变形补码表示。然后进行对阶运算,若两数的阶码相同,则可直接对两数的尾数进行加减运算,否则必须先使两数的阶码相同,原则是将阶码小的向阶码大的看起,再对阶码小的浮点数的尾数进行移位处理。再将两个数的尾数进行求和,并进行规格化处理,规格化处理的原则是:如果符号位是11并且小数点后的第一位也是1,则将尾数左移,直到小数点后的第一个数为0;如果符号位是00并且小数点后的第一个数是0,则进行左移处理,直到小数点后的第一个数为1;如果符号位是10或01,则将尾数右移一位。最后进行舍入处理且判断溢出。
系统流程图如下:
3.2 主体功能
1)详细设计
数据表示方法:
计算机中常用的数据表示格式有两种,一是定点格式,二是浮点格式。
(1)定点表示:约定机器中所有数据的小数点位置是固定的。由于约定在固定的位置,所以小数点就不再使用记号“.”来表示。
(2)浮点表示:定点数表示的数的范围有限,为了扩展数的表示范围,按照科学记数法表示数据的方式,任何一个二进制数N都可以表示成如下的格式:
N=M*2e
M :尾数,是一个纯小数,决定数据的表示精度
e :指数,又称为阶码,是一个整数,决定数据的表示范围
数的机器码表示:
一般书写所表示的数据称为真值,在计算机中为了表示符号位,通常把符号位和数字位一起编码来表示相应的数,形成了各种数据的存储和表示方法,这些编码称为机器码。常用的机器码有原码、反码、补码和移码。
(1)原码:原码的数值部分是该数的绝对值,最高位表示符号位,最高位为0是正数,最高位为1是负数。
(2)反码:正数的反码等于原码,负数的反码等于除符号位外其余二进制数码0变成1,1变成0。
正数: [x]反 = [x]原 = x
负数: 符号位不变,其余变反
(3)补码:正数的补码等于原码,负数的补码等于反码加1。
正数: [x]补= [x]原
负数: [x]补= [x]反 +1
定点加、减法运算:
结论:任何两数的补码之和等于两数之和的补码
补码加法:
基本公式: [x]补 + [y]补 = [x+
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