计算机组成原理 第二章 运算方法和运算器.ppt

第二章运算方法和运算器
运算器是计算机进行算术运算和逻辑运算的主要部件。运算器的逻辑结构取决于机器的指令系统、数据表示方法和运算方法。
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7/27/2018
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计算机组成原理第二章
教学目标
理解和掌握数据在运算器中的基本运算方法
理解运算器核心部件ALU的组成与工作原理
教学重点
运算器的核心部件-ALU的组成和工作原理
定点数和浮点数四则运算
第二章运算方法和运算器
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计算机组成原理第二章运算方法和运算器
第二章主要教学内容
数据表示和运算方法是设计实现计算机运算器部件的理论基础。
计算机中都使用二进制的信息编码。二进制编码和码制转换是数据运算的数学基础。
整数的原码、补码表示是为了简化数据运算的方案,可以简化用到的硬件线路,提高运算速度。
数据的检错纠错编码技术是提高硬件可靠性的有效措施。
本章核心是计算机的运算器部件,有定点运算器和浮点运算器2种类型,是实现数据运算的执行部件。
重点学****定点运算器,由完成算术与逻辑运算的电路 ALU 和暂存运算数据和中间结果的寄存器组 REGs 、保存结果特征状态的Flag 寄存器这3个主要部分组成。
一般了解浮点运算器的组成和浮点数的运算方法。
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计算机组成原理第二章运算方法和运算器
第二章运算方法和运算器
数据与文字的表示
定点加法、减法运算
定点乘法运算
定点除法运算
定点运算器的组成
浮点运算与浮点运算器
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数据与文字的表示方法
1 数字信息和二进制编码知识
(1)二进制编码知识
(2)字符的表示
(3)汉字的表示
(4)校验码
2 数的机器码表示
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计算机组成原理第二章运算方法和运算器
数据与文字的表示方法
计算机中使用的数据分成两大类
符号数据:非数字符号的表示(ASCII、汉字、图形等)
数值数据:数字数据的表示方式(定点、浮点)
计算机数字和字符的表示方法应有利于数据的存储、加工(处理)、传送;
编码:用少量、简单的基本符号,选择合适的规则表示尽量多的信息,同时利于信息处理(速度、方便)。
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复****数字信息和二进制编码知识
数值、文字、符号、语音和图形等统称信息,在计算机内部,信息都必须用数字化的形式被存储、加工和传送,不同信息要通过编码来表示。
数字化信息编码的二个要素:
少量简单的基本符号
一定的组合规则
计算机中普遍选用两个基本点符号:1 0
优点是: 基本符号个数最少,物理上容易实现
二进制码表示数值数据运算规则简单
与二值逻辑的真、假两个值对应简单
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计算机组成原理第二章运算方法和运算器
二进制数据算术运算规则
(2) 减法运算规则
0-0=0
0-1=1 并产生借位
1-0=1
1-1=0
(1) 加法运算规则
0+0=0
0+1=1
1+0=1
1+1=0 并产生进位
例如: 0101
+) 0001
0110
例如: 1011
–) 0101
0110
0110
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计算机组成原理第二章运算方法和运算器
二进制数据算术运算规则
乘法运算规则例如: 1101
0×0=0 ×) 0101
0×1=0 1101
1×0=0 0000
1×1=1 1101
1000001
除法运算规则
0101 例如:
1101 1000001 1000001 / 1101 = 0101
1101
01101
1101
0
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计算机组成原理第二章运算方法和运算器
逻辑型数据基本运算规则
一个二进制数位可以用来表示一个二值逻辑型的数据,更准确的说法应该是一位基二码而不是二进制的数位,因为逻辑型数据并不存在进位关系。这里的与、或、非逻辑可以用与门、或门、非门电路实现。
X Y X与Y X或Y X的非
0 0 0 0 1
0 1 0 1 1
1 0 0 1 0
1 1 1 1 0
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