组成原理第4章

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1、第四章运算方法和运算器4.4定点运算器的组成与结构一、定点运算器的组成设计定点运算器，如何确定各部件的功能和组织方式是关键，这取决于以下几个方面：指令系统机器字长机器数及其运算原理体系结构：二、定点运算器的内部总线结构与通路1、单总线结构单总线运算器的结构形式1单总线运算器的结构形式22、双总线结构双总线运算器的结构形式1双总线运算器的结构形式23、三总线结构4.5浮点运算及运算器一、浮点加减运算假设两个浮点数X和Y：浮点数的加减运算五个步骤：（1）0操作数检查（2）对阶对阶的过程是：首先求阶差ΔE=EX-EY，若ΔE=0，则E

2、X=EY，无需下面的对阶操作；若ΔE≠0，则EX≠EY，要进行对阶操作。若ΔE>0，则EX>EY，MY每右移一位，EY+1，直至EY=EX。若ΔE<0，则EX

3、法很多，常见的有截断法、0舍1入法、末位恒置1法等。浮点加减运算流程例如：一浮点数表示格式为：12位浮点数，阶码4位，包含1位阶符，尾数8位，包含1位数符，用补码表示，阶码在前，尾数（包括数符）在后，已知：X=（-0.1001011）×2001Y=0.1100101×2-010求Z=X+Y。解：按照浮点数的格式分别写出它们的表示形式，为计算方便，阶码和尾数均采用双符号位：[X]浮=00，00111.0110101[Y]浮=11，11000.1100101（1）对阶ΔE=EX-EY=[EX]补+[-EY]补=00，001+00，0

4、10=00，011ΔE=3>0，则EY，将MY右移3位，EY加3：[Y]浮=00，01000.0001100（101）（2）尾数相加[MZ]补=11.1000001（101）（3）结果规格化左规一位，无溢出：[MZ]补=11.0000011（01）[EZ]补=00，001+11，111=00，000（4）舍入按照0舍1入法，尾数多余位舍去，结果为：[Z]浮=0，0001.0000011二、浮点乘除运算1、浮点数乘法运算假设两个浮点数X和Y，它们的值为：浮点数的乘法运算五个步骤：（1）0操作数检查当有一个乘数为0，则积就为0，无需

5、下列操作。（2）阶码相加阶码相加可以采用补码或者移码的定点整数加法，同时对相加结果判溢，一旦发生正溢出，则需报告溢出，若发生负溢出，则将结果置为机器零。（3）尾数相乘尾数相乘可以选择任何一种定点机器数（小数）的乘法算法来实现。（4）结果规格化（5）舍入处理尾数相乘的结果长度是尾数长度的两倍，若要写回其规格化浮点数形式，则必须对低位舍入，方法同加减运算。浮点数乘法运算流程例如：一浮点数表示格式为：10位浮点数，阶码4位，包含1位阶符，用移码表示，尾数6位，包含1位数符，用补码表示，阶码在前，尾数（包括数符）在后，已知：X=（-0.

6、11001）×2011Y=0.10011×2-001，求Z=X*Y。要求阶码用移码计算，尾数用Booth乘法计算。解：按照浮点数的格式分别写出它们的表示形式，为计算方便，阶码和尾数采用双符号位表示：[X]浮=01，01111.00111[Y]浮=00，11100.10011（1）阶码相加[EZ]移=[EX]移+[EY]补=01，011+11，111=01，010（2）尾数相乘采用补码Booth乘法计算[MX·MY]补，首先写出下例数据：[MX]补=11.001110[MY]补=0.100110[-MX]补=00.110010[M

7、Z]补‘=1.1000100101（3）结果规格化MZ左规一次得：[MZ]补，=1.0001001010EZ减1得：[EZ]移=01，010+11，111=01，001（4）舍入对尾数MZ进行0舍1入，最后得[X]浮=1，0011.000102、浮点数除法运算假设两个浮点数X和Y，它们的值为：浮点数的除法运算五个步骤：（1）0操作数检查当除数为0，则报告除法出错，或者结果（商）无穷大；当被除数为0，则商为0。（2）阶码相减同乘法类似，阶码相减的结果也可能溢出，若发生正溢出，则需报告浮点数溢出，若发生负溢出，则将结果置为机器零。（

8、3）尾数相除尾数相除可以选择任何一种定点机器数（小数）的除法算法来实现。（4）结果规格化（5）舍入处理浮点数除法运算流程例如：一浮点数表示格式为：10位浮点数，阶码4位，包含1位阶符，用移码表示，尾数6位，包含1位数符，用补码表示，阶码在前，尾数（包括数符）在后