计算机组成原理算法实现

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1、《计算机组成原理》课程设计说明书（课题二）信息工程学院目录1课程设计的目的12设计内容与要求12.1题目12.2功能12.3算法原理13主要技术指标及特点43.1登录窗体43.2操作界面73.3定点小数机器表示窗口界面93.4定点小数变形补码加减运算界面133.5定点小数的原码乘法界面163.6浮点数加减运算界面193.7帮助界面264设计小结27参考文献28计算机组成原理算法实现（二）1课程设计的目的本课程设计是在学完本课程教学大纲规定的全部内容、完成所有实践环节的基础上，旨在深化学生学习的计算机组成原理课程基本

2、知识，进一步领会计算机组成原理的一些算法，并进行具体实现，提高分析问题、解决问题的综合应用能力2设计内容与要求2.1题目计算机组成原理算法实现（二）2.2功能能够实现定点小数的机器数表示、定点小数的变形补码加减运算、定点小数的原码一位乘法运算和浮点数的加减运算。2.3算法原理数据表示方法：计算机中常用的数据表示格式有两种，一是定点格式，二是浮点格式。（1)定点表示：约定机器中所有数据的小数点位置是固定的。由于约定在固定的位置，所以小数点就不再使用记号“.”来表示。（2）浮点表示：定点数表示的数的范围有限，为了扩展数

3、的表示范围，按照科学记数法表示数据的方式，任何一个二进制数N都可以表示成如下的格式：N＝M*2eM：尾数，是一个纯小数，决定数据的表示精度e：指数，又称为阶码，是一个整数，决定数据的表示范围数的机器码表示：一般书写所表示的数据称为真值，在计算机中为了表示符号位，通常把符号位和数字位一起编码来表示相应的数，形成了各种数据的存储和表示方法，这些编码称为机器码。常用的机器码有原码、反码、补码和移码。（1）原码：原码的数值部分是该数的绝对值，最高位表示符号位，最高位为0是正数，最高位为1是负数。28（2）反码：正数的反码等

4、于原码，负数的反码等于除符号位外其余二进制数码0变成1，1变成0。正数：[x]反=[x]原=x负数：符号位不变，其余变反（3）补码：正数的补码等于原码，负数的补码等于反码加1。正数：[x]补=[x]原负数：[x]补=[x]反+1定点加、减法运算：结论：任何两数的补码之和等于两数之和的补码v补码加法基本公式：[x]补+[y]补=[x+y]补v补码减法基本公式：[x]补-[y]补＝[x]补+[-y]补当负数用补码表示后，符号位作为数据的一部分一起参加运算，运算器不用考虑参加加法运算的操作数的正负以及结果的正负，任意数的

5、加法就可以化作正数加法来实现。v溢出：在定点数机器中,数的大小超出了定点数能表示的范围，叫溢出。（1）在定点小数机中数的表示范围是-1

6、Ø符号位“01”，上溢出Ø符号位“10”，下溢出Ø符号位“00”或者“11”，未溢出从[ｙ]补求[－ｙ]补的法则是：对[ｙ]补“包括符号位求反且最末位加1”,即可得到[－ｙ]补定点乘法运算：在定点计算机中,两个原码表示的数相乘的运算规则是:乘积的符号位由两数的符号位按异或运算得到,而乘积的数值部分则是两个正数相乘之积。设n位被乘数和乘数用定点小数表示(定点整数也同样适用)　被乘数　　[ｘ]原＝ｘf.ｘn－1…ｘ1ｘ0　乘数　　[ｙ]原＝ｙf.ｙn－1…ｙ1ｙ028则乘积　[ｚ]原＝(ｘf⊕ｙf)＋(0.ｘn－1…ｘ

7、1ｘ0)(0.ｙn－1…ｙ1ｙ0)式中,ｘf为被乘数符号,ｙf为乘数符号。机器算法：机器中一种方法是多次采用“加法－移位”的方法来完成，称为串行乘法器，它的硬件结构简单，但是速度慢，目前广泛使用的是流水式阵列乘法器，称为并行乘法器。无符号数m乘以n会产生m*n个位积，出现m+n个列和，并行乘法器的关键是快速产生m*n个位积，对位积进行相加运算产生m+n个列和。第一步：位积的产生观察乘法运算：0*0＝0，0*1＝0，1*0＝0，1*1＝1相当于：a∩b所以m*n个位积可以由m*n个与门并行产生。第二步：列和的产生：利

8、用全加器浮点数的加减法运算：浮点数的加减法运算分为六个步骤：（1）0操作数检查浮点加减运算过程比定点运算过程复杂。如果判知两个操作数ｘ或ｙ中有一个数为0,即可得知运算结果而没有必要再进行后续的一系列操作以节省运算时间。0操作数检查步骤则用来完成这一功能。参加加法运算的数据都是非零，进入下一步。（2）比较价码大小并完成对阶为了便于直观理解,假设两数均以补码表示