《计算机组成原理》课程研讨（2）.ppt

计算机组成原理考查目标1.理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念。2.理解计算机系统层次化结构概念，熟悉硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。3.能够运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，并能对一些基本部件进行简单设计。第二章数据的表示和运算数制与编码

定点数的表示和运算

浮点数的表示和运算算术逻辑单元ALU定点数的表示和运算定点数的表示定点数：固定小数点的位置表达数值的机器数定点整数：将小数点固定在机器数的最右侧表达的整数定点小数：将小数点固定在机器数的最左侧表达的小数无符号数：只表达0和正整数的定点整数有符号数：表达负整数、0和正整数的定点整数符号位需要占用一个位，常用机器数的最高位0表示正数、1表示负数具有原码、反码、补码、移码定点数的表示和运算1、无符号数的表示没有符号位，使用全部字长来表示数值大小字长N＝8时，编码11111111 取值范围：0～255（28-1）字长N＝16时，编码：0000～FFFFH 取值范围：0～65535（216-1）字长N＝32时，编码FFFFFFFFH 取值范围：0～232-1定点数的表示和运算2、有符号数的表示定点表示：约定机器中所有数据的小数点位置是固定不变的。通常将数据表示成纯小数或纯整数定点数x＝x0x1x2…xn在定点机中表示如下(x0表示符号位，0代表正号，1代表负号)定点数的表示和运算例:X=+1010110.定点数的表示和运算定点整数的表示范围纯整数的表示范围为(x1x2…xn各位均为0时最小；各位均为1时最大，x0为符号位)0≤|ｘ|≤2n－1例如：n＝8，最大值编码 表示：100000000－1 ＝28－1目前计算机中多采用定点纯整数表示，因此将定点数表示的运算简称为整数运算。定点数的表示和运算定点小数的表示范围纯小数的表示范围为(x1x2…xn各位均为0时最小；各位均为1时最大，x0为符号位)0≤|ｘ|≤1－2-n例如，n＝8，最大值编码：0 表示：0＝1.0－0 ＝1-2-8定点数的表示和运算定点数的运算定点运算包括移位、加、减、乘、除等几种。1、定点数的位移运算移位运算的意义：计算机中小数点的位置是事先约定的，因此，二进制表示的机器数在相对于小数点作n位左移或右移时，其实质上就是该数乘以或除以(n=1,2,…n）。算术移位规则：对于正数，由于[x]原=[x]补=[x]反=真值，故移位后出现的空位均以0添之。对于负数，由于原码、补码和反码的表示形式不同，故机器数移位时，对空位的添补规则也不同。定点数的表示和运算不同码制机器数算术移位后的空位添补规则定点数的表示和运算由上表可以得出一下结论：（1）机器数为正时，不论左移还是右移，添补代码均为0。（2）由于负数的原码数值部分与真值相同，故在移位时只要使符号位不变，其空位均添0即可。（3）由于负数的反码各位除符号位外与负数的原码正好相反，故移位后所添的代码应与原码相反，即全部添1。（4）分析任意数的补码可发现，当对其由低位向高位找到第一个“1”时，在此“1”左边的各位均与对应的反码相同，而在此“1”右边的各位（包括此“1”在内）均与对应的原码相同。故负数的补码左移时，因空位出现在低位，则添补的代码与原码相同，即添0；右移时因空位出现在高位，则添补的代码应与反码相同，即添1。定点数的表示和运算算术移位和逻辑移位：有符号的移位为算术移位，无符号的移位为逻辑移位。逻辑移位的规则是，逻辑左移时，高位移出，低位添0；逻辑右移时，低位移出，高位添0。算术移位时，分为小循环左、右移位和大循环左、右移位。（小循环移位不经过进位位，大循环移位经过进位位）。定点数的表示和运算定点数的表示和运算2、原码定点数加减运算数的原码与真值之间的关系比较简单，其算术运算规则与十进制运算规则类似，当运算结果不超出机器能表示的范围，运算结果仍然以原码表示。它的最大缺点是在机器进行加减运算时比较复杂。当两数相加时，先要判别两数的符号，如果两数是同号，则相加；两数异号，则相