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计算机组成原理（三）

news 2025/7/5 4:05:29

5.掌握定点数的表示和应用（主要是无符号数和有符号数的表示、机器数的定点表示、数的机器码表示）；
定点数：小数点位置固定不变。
定点小数：小数点固定在数值位与符号位之间；
定点整数：小数点固定在数值位之后。
数的机器码表示：采用二进制表示形式的连同数符一起代码化了的数据，有原反补移码。
在这里插入图片描述

6.了解浮点数的表示和应用（主要是浮点数的格式、规格化浮点数、IEEE754标准）；
任何一个R进制数N均可写成： (N)R=±SR±e 这其实就是一个科学计数法。
S是位数，代表数字N的有效数字；
R是基值，不同的机器，取值不同，计算机中常用的是2、4、8、16；
e是阶码，代表数字N小数点的实际位置。
浮点数：小数点不固定
按照上面方法转换后，任何二进制数都可以写成1.xxxx2±e，其中1是默认的，是个隐藏位。然后按照符号位、阶码（阶码先加上偏移量之后，转换成二进制的形式）、小数点后的数值填入，就能得到对应数字的浮点数二进制编码。
单精度浮点数：一般4个字节32位，1位符号位，8位存放阶码（偏移量为127），剩余23位填小数点后的数值；
双精度浮点数：一般8个字节64位，1位符号位，11位存放阶码（偏移量为1023），剩余52位填小数点后的数值。
IEEE754标准规定浮点数由：符号位S、指数部分E、尾数部分M，三部分组成。

7.理解定点数运算（主要是移位运算）；
逻辑运算：
按位测：利用“逻辑与”操作可以屏蔽掉数据字中的某些位；
按位清：利用“逻辑与”可以将数据字的某些位清0；
按位置：利用“逻辑或”可以使数据字的某些位置1；
判符合或修改：利用异或特性。
移位操作：
逻辑移位：无符号数或纯逻辑代码使用
逻辑左移：按位左移，高位移出，低位添0，向左移出的最高位可保存到运算器的进位状态寄存器C中；
逻辑右移：按位右移，低位移出，高位添0，向右移出的最低位可保存到运算器的进位状态寄存器C中。
算术移位：带符号数使用
算术左移：按位左移，高位移出，低位添0，向左移出的最高位可保存到运算器的进位状态寄存器C中；
算术右移：按位右移，低位移出，高位添符号数，向右移出的最低位可保存到运算器的进位状态寄存器C中。
循环移位：实现循环式控制、高低字节的互换和多倍字长数据的算术、逻辑移位
不带进位循环（小循环）：进位状态寄存器C中的内容不参与循环
左移：按位左移，高位移入低位，同时保存到C中；
右移：按位右移，低位移入高位，同时保存到C中。
带进位循环（大循环）：进位状态寄存器C中的内容参与循环
左移：按位左移，高位移入C中，C中的内容移入低位；
右移：按位右移，低位移入C中，C中的内容移入高位。
进位状态寄存器C的初始值应该是0

8.掌握定点数运算（主要是加减法运算）；
补码加法：
[x]补+[y]补 = [x+y]补
补码减法：
[x]补-[y]补=[x]补+[-y]补=[x-y]补
溢出判断与变形补码：
[x]补+[y]补=[s]补
溢出时判别信号为：OVR=1
根据两个操作数的符号与结果的符号判别溢出：
OVR=（x_f⊕s_f）*（y_f⊕s_f）
根据两数相加时产生的进位判别溢出：
用Cf表示符号位，C1表示数值最高位，如果对应为产生进位就为1，没有就为0
OVR=Cf⊕C1
采用变形补码进行运算：
用两个二进制位来表示符号位，保证至少有一个符号位是对的。
定点小数：[x]变形补=x（0≤x＜1），4+x（-1≤x＜0）；mod 4
定点整数：[x]变形补=x（0≤x＜2n），2n+2+x（-2n≤x＜0）；mod 2n+2

9.了解定点数运算（主要是乘法运算和除法运算）；
计算器实现乘除的三种方式：
利用乘除运算子程序；
在加法器的基础上增加左、右移位及计算器等逻辑路线构成乘除运算部件；
设置专用的阵列乘除运算器；
定点数乘法运算：
原码乘法运算：
符号位单独处理，采用异或计算符号位。
原码一位乘法；
原码两位乘法；
补码乘法运算：
补码一位乘法；
快速乘法运算：
无符号数阵列乘法器；
带符号数阵列乘法器；
定点数除法运算：
原码除法运算：
原码恢复余数法；
原码不恢复余数法；
补码除法运算：
补码不恢复余数除法；
布斯除法；
阵列除法器：
可控加减单元；
不恢复余数除法阵列除法器；