计算机组成原理运算方式和运算器

计算机组成原理运算方式和运算器数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法 l2.1.1 数据格式l1定点数表示定点数表示l定点小数定点小数l定点整数定点整数120nxnx210数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l2.1.1 数据格式l2浮点数l一般表示R 基数 e 阶数 m 尾数l二进制表示lIEEE754表示mRNe数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l2.1.1 数据格式l浮点数表示实例数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l2.1.1 数据格式l为什么IEEE754阶码偏移用127/1023?l若偏移用128：特殊阶码 1111 1111 +127最大阶码 1111 1110 +126l若偏移用127特殊阶码 1111 1111 +128最大阶码 1111 1111 +127l如果偏移127，可以表示的数据范围比偏移128可以表示的数据范围大1倍数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l2.1.1 数据格式l3 十进制数据的表示lBCD码(17)10=(0001 0111)BCD=(0001 0001)2数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l数的机器码表示(码制)l1.原码将十进制数据直接转换成二进制数，最高位为符号位。l定点整数的原码l定点小数的原码数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l数的机器码表示(码制)l1.原码l原码表示实例：十进制+10 的原码表示0 000 1010十进制-10 的原码表示1 000 1010十进制 0 的原码表示0 000 00001 000 0000十进制+0.75 的原码表示0.110 0000十进制-0.75 的原码表示1.110 0000数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l数的机器码表示(码制)l2.补码补码是有模运算模是指计算机能表示的最大定点数l定点整数的补码l定点小数的补码数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l数的机器码表示(码制)l2.补码l补码表示实例十进制+10 的补码0 000 1010十进制-10 的补码1 111 0110 28-10十进制 0 的补码0 000 0000十进制+0.75 的补码0.110 0000十进制-0.75 的补码1.010 0000教材p24的式和有错误，表示负数时应该小于零。数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l数的机器码表示(码制)l3.反码就是二进制数的各位数码0变为1，1变为0。l定点整数的反码l定点小数的反码数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l数的机器码表示(码制)l2.反码l反码表示实例十进制+10 的反码0 000 1010十进制-10 的反码1 111 0101十进制 0 的反码0 000 00001 111 1111十进制+0.75 的反码0.110 0000十进制-0.75 的反码1.001 1111数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l数的机器码表示(码制)l反码和补码的关系l求补方法：变反，末位加1数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l数的机器码表示(码制)l4.移码只用于定点整数l移码表示 l移码表示实例十进制+10 的移码1 000 0110十进制-10 的移码0 111 1010数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l数的机器码表示(码制)l5.各种码制之间的关系数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l数的机器码表示(码制)l5.各种码制之间的关系真值真值x十进制十进制真值真值x二进制二进制原码原码反码反码补码补码移码移码-128-1 000 00000 000 0000-127-0111 11111 111 11111 000 00001 000 00010 000 0001-1-0000 00011 000 00011 111 11101 111 11110 111 111100000 00001 000 00001 111 11110 000 00001 000 00000 000 00000 000 0000+1+0000 00000 000 00010 000 00010 000 00011 000 0001+127+0111 11110 111 11110 111 11110 111 11111 111 1111数据与文字的表示方法数据与文字的表示方法l字符与字符串的表示方法（介绍）字符与字符串的表示方法（介绍）lASCII码l汉字的表示方法（介绍）汉字的表示方法（介绍）l1输入编码：数字编码、拼音码、字形编码l2汉字内码l3汉字字模编码定点加减法运算定点加减法运算 l补码加法 l1数学推导数学推导l要求学生自行学习，不作考试要求。推导过程见p31l2加法公式加法公式定点加减法运算定点加减法运算 l补码加法 定点加减法运算定点加减法运算 l补码减法l减法公式定点加减法运算定点加减法运算 l补码减法定点加减法运算定点加减法运算l溢出检测运算前运算前符号位符号位举例举例最高有效位最高有效位有进位有进位符号位符号位有进位有进位结果结果符号符号是否是否溢出溢出同正同正9+3=12 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0NoNo+No11+7=18 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0YesNo-Yes同负同负-9+(-3)=-12 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0YesYes-No-11+(-7)=-18 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0NoYes+Yes异号异号9+(-3)=6 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0YesYes+No(-9)+3=-6 1 0 1 1 1 0 0 0 1 11 1 0 1 0NoNo-No定点加减法运算定点加减法运算l溢出检测l结论结论：l(1)符号位参与运算且结果正确。l(2)同号相加才可能溢出,异号相加一定不溢出l问题问题：符号位判断溢出的逻辑lV=Cf C0V 溢出；Cf 符号位进位；C0 最高有效位进位定点加减法运算定点加减法运算l溢出检测l变形补码l形式定义：形式定义：l溢出检测溢出检测 V=Sf1 Sf2定义Sf1Sf2正数00负数11正溢01负溢10定点加减法运算定点加减法运算l基本的二进制加法器l1.1位全加器工作特性定点加减法运算定点加减法运算定点加减法运算定点加减法运算l基本的二进制加法器l2.行波进位加法器定点加减法运算定点加减法运算l2.2.5 十进制加法器l2.1位BCD码加法器