计算机组成原理计算机的运算方法实用全套PPT.ppt

计算机组成原理计算机的运算(yùnsuàn)方法一、数制与编码1、进位计数制及其相互转换2、真值和机器数3、BCD编码4、字符与字符串5、校验码1、理解进位计数制，掌握常用进制之间的转换；2、理解真值与机器数的概念，了解BCD码的概念；3、掌握海明码和循环冗余校验码的计算；4、掌握定点数的各种表示方法，包括无符号数的表示；有符号数的原码、反码、补码、移码表示，掌握定点数的移位运算；掌握定点数的加、减、乘、除运算；5、掌握浮点数的表示方法；掌握浮点数的加减运算原理及流程；6、了解串行加法器和并行加法器的原理；了解算术逻辑单元ALU的功能与结构。运算器的基本结构运算器功能：完成(wánchéng)算术运算和逻辑运算的部件。（重点研究算数运算）设计考虑：任意算术运算（加减乘除）都可通过相加和移位来解决。所以运算器的核心部件是加法器和移位器。减法可以通过加法来解决12-7=5（以10为模）12+3（7的补码）=15（去模10）=5123-78（以100为模）123+22=145（去模100）=45乘法可以通过连续的加法来解决除法可以通过连续的减法来解决四位ALU中规模(guīmó)集成电路逻辑图运算器的基本结构：（P281-283）ALU、移位门、寄存器组、输入选择门和数据总线组成。问题(wèntí)1、ALU电路没有记忆功能。参与运算的数、运算的结果放那里？（A+B）+（C+D）答：存放在寄存器组（多个寄存器）中。问题(wèntí)2、ALU两个参加运算数与一个运算结果。一次只有两个数参加运算，究竟让哪个寄存器参加工作呢？答：要进行选择（选择门电路）。1、数据的表示方式、符号的处理（正数、负数）、数值的处理（数制转换）、小数点的处理（定点、浮点）、原码的表示方法、反码(fǎnmǎ)的表示方法、补码的表示方法（重点研究）、移码的表示方法、字符、汉字的表示方法、校验码通常我们把一个数（连同符号）在机器中数值化称后为：机器数，而把原来的数值称为：真值。一个实际数（如）通常由符号、数值、小数点三部分组成。因此，将一个实际数在计算机内部表示需要解决(jiějué)三个问题：1、符号的处理（+）2、数值的处理（8.75）3、小数点的处理（8.75）通常符号处理有两种方法：1）一种是舍弃符号，采用(cǎiyòng)无符号表示；（时间、利率等）2）一种是采用(cǎiyòng)符号，并对符号加以处理。如何处理符号呢？途径只有一条，即符号数码化。“0”表示正，“1”表示负。1）直接采用二进制数表示如（255）10=（11111111）2优点：在计算机中，数码是由电平的高低来表示的；通常高电平代表“1”，低电平代表“0”；所以采用二进制方便，容易(róngyì)实现。缺点：八个1表示255，二进制表示数码的效率太低，书写极其不方便。十进制数转换成二进制数：对一个数的整数部分和小数部分分别进行处理，合并(hébìng)各自得出结果。整数部分：采用除2取余数法。直到乘积的小数部分(bùfen)为0，或结果已满足所需精度要求为止十进制数转换成二进制数：对一个数的整数部分和小数部分分别进行处理，合并各自(gèzì)得出结果。直到乘积的小数部分为0，或结果已满足(mǎnzú)所需精度要求为止.2）引进组合二进制数：八、十六进制数从最低有效(yǒuxiào)位开始，三位一划分，组成八进制Q；从最低有效(yǒuxiào)位开始，四位一划分，组成十六进制H。例如：二进制1101011110016571Q八进制110101111001D79H十六进制二进制数B二进制数、八进制数、十六进制之间的转换对于一个兼有整数和小数部分的数，以小数点为界，不足的位数补0。对整数部分将0补在数的左侧，对小数部分将0补在数的右侧。例：从二进制数转换到八进制数，则以3位为1组(1101.0101)2=(001101.010100)2=(15.24)8例：从二进制数转换到十六进制数，则以4位为1组。(11101.0101)2=(00011101.0101)2=(1D.5)16八进制、十六进制数转换到二进制，顺序(shùnxù)将每位数展开写成3或4位。例：(15.24)8=(001101.010100)2=(1101.0101)23）BCD码（十进制）：P214-215如果计算机以二进制进行运算和处理时，只要在输入输出处理时进行二/十进制转换即可。但在商业统计中，二/十进制转换存在两个问题：（1）转换占用实际运算很大的时间；（2）十进制的，无法用二进制精确表示；且十进制数，在二进制中无法得到精确的数值，会存在一个小误差。因此，在商用计算机中，专门设计适用于十进制运算的电路，这时的十进制数一般(yībān)采用BCD码表示。由于ASCII码低四位与BCD码相同，转换方便。ASCII码左移四位得B