《计算机组成原理》| 第六章 计算机的运算方法-运算器 知识梳理

运算器

目录

运算器

进制位的后缀

二进制B. 八进制Q/O. 十进制D. 十六进制H

1.3、小数点的处理(定点、浮点) ?

141516  原码反码补码

1.4、原码的表示方法

1.8 字符的表示方法

1.9校验码

2.1、补码定点加、减运算(一定会考)

2.2、溢出概念与检测方法

 浮点数:移码运算


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。

算数逻辑单元 一次运行两个数参加运算

运算器的核心部件是算数逻辑单元

 输入: 两个参加运算的信号和控制信号

 输出: 运算结果和运算状态

五大部件,包括输入输出的接口电路,全是数字信号

所有的输入和输出信号都只能是零或者是一

**整章在研究如何二进制进行十进制的运算?

符号怎么编  正负01

数值怎么编  小数点之前除以2.小数点之后乘以2(但是会有误差)

小数点怎么编  用定点数表示浮点数

得找到一种编码,把十进制的数编译成二进制的编码

通常我们把一个数(连同符号)在机器中数值化后,称为:机器数

进制位的后缀

二进制B. 八进制Q/O. 十进制D. 十六进制H

1.3、小数点的处理(定点、浮点) ?

定点数:

定点小数:小数点固定在数值部分的左边(符号位的右边)。

定点整数:小数点固定在数值部分的右边。

     假设用一个n+1位表示定点数 X = X0 X1X2…Xn,

            X0:代表符号(放在最左,“0”正号 / “1”负号),

            X1X2…Xn:代表数值。

定点数只能表示纯小数(小于一)和纯整数(大于一)两种

而浮点数则无限制

141516  原码反码补码

1.4、原码的表示方法

一个n+1位整数,原码能表示的数值范围是:

             (1111…1) -2n+1 ≤x ≤2n-1 (0111…1)

补码的特性:

解决了负数符号问题, 简化了运算器的电路设计。

(1)在补码表中,0有唯一的编码(原码和反码都有两个,正负0)

(2)符号位可以与数值一起参加运算

 (3) 只设加法器完成加减运算

一个n+1 位整数补码所能表示的数值范围为:

                  (100…0) -2^n ≤ x ≤ 2^n-1 (011…1)

移码 (主要用于比较大小,浮点数再讲)

补码的符号位取反

1.8 字符的表示方法

英文字符的机内代码是8位ASCII码,最高为“0”,

汉字字符的机内代码是16位内码,两个字节 ,  最高位为“1”

汉字是以内码的形式存储的以点阵的形式来打印。

1.9校验码

(仅需要知道这些校验码)

  1. 奇偶检错码:

用于并行数据传送中,发现一位或奇数位数据出错,

       没有纠错能力。

校验方法: 发送用奇校验,接受也应该是奇校验,发送是偶校验,接收也应该是偶校验

并非100%

2.1、补码定点加、减运算(一定会考)

1、补码加法

[ X+Y ]补= [ X ]补+ [ Y ]补

2、补码减法

[ X-Y ]补= [ X +(-Y)]补= [ X ]补+ [ -Y ]

 [ -Y ]补 等于  [ Y ]补连同符号位在内求反,末位加1。

2.2、溢出概念与检测方法

大于 127 称为上溢或正溢出,

小于-128 称为下溢或负溢出。

计算机只能判断溢出,不能处理溢出

溢出的判断方法:

双符号位判溢出: 00 11不溢出,01正一,10负一

机器--双进位判断

在补码定点加法运算中,若采用1位符号位,则当(   )时,表示结果溢出。

A、符号位有进位   

B、符号位进位和最高数位进位异或结果为0

C、符号为1

D、符号位进位和最高数位进位异或结果为1

  1. 定点乘除法运算   不考hhh
  2. 浮点数

在浮点数的标准里往往是尾数的位数更长

比大小比阶码比精度比尾数

浮点数的溢出

判溢出判的是阶码 :

上溢   阶码j  > 最大阶码

下溢   阶码j  < 最小阶码   按 机器零 处理

??

 浮点数:移码运算

移码:补码的符号位取反

浮点数的阶码为什么用移码表示  有利于机器数比大小!

浮点数:尾数规格化(提高精度)

都和尾数的最高位有关

原码规格化: 尾数最高位为1

补码规格化: 尾数最高位!=符号位

(有空再看)

  1. 浮点四则运算

不会考两个浮点数加减乘除本身,但是会考察过程中的细节

阶码怎么变——》》动阶码就动尾数

对阶码对  大阶码

5.2、浮点乘除运算   

阶码加减 ,尾数乘除

一般衡量CPU的运算速度,每秒钟执行多少浮点运算