计算机组成原理 第二章
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计算机组成原理 第2章
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
原码、反码与补码
• 例2：已知[x]补=11101110，求[-x]补、[x]反、[x]原及真值x。 解：[-x]补=00010010 （[x]补取反加1） [x]反=11101101 （[x]补减1） [x]原=10010010 （[x]原低7位取反） 真值x=-0010010B=-12H=-18D
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
补码表示法
• 对定点整数，补码的定义是： X [X]补= 2n > x 0 （mod 2n+1）
2n+1+x=2n+1-|x|
0 > x -2n
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
补码表示法
• 利用补码可以将减法运算变成加法运算来实现。但是 根据补码定义，求负数的补码要从2减去|X|。为了用加 法代替减法，结果还得在求补码时作一次减法，这显 然是不方便的。可以利用反码的方式解决负数的求补 问题。 • 另一方面，利用补码实现减法运算，可以和常规的加 法运算使用用一加法器电路，从而简化了计算机的设 计。
移码表示法
• 移码的定义：[X]移=2n +X （-2n = <x< 2n）n为阶码数值位 (除符号位)
• 移码的计算：先求出X的补码，再对其符号位取反或直接利用定 义计算。
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
移码的特点
（1）在移码中，最高位为“0”表示负数，最高位为“1”表示正数。 （2）移码为全0时，它所对应的真值最小，为全1时，它所对应的真 值最大。因此，移码的大小比较直观地反映了真值的大小，这有 助于比较两个浮点数阶码的大小。 （ 3 ） 真 值 0 在 移 码 中 的 表 示 形 式 是 唯 一 的 ， 即 [+0] 移 =[-0] 移 = 100…0。 （4）移码把真值映射到一个正数域，所以可将移码视为无符号数， 直接按无符号数规 则比较大小。 （5）同一数值的移码和补码除最高位相反外，其他各位相同。
计算机组成原理ch02
地
址 线
……
译 码
驱
动
片选线
地址线 （单向） 10 14 13
存
读
数
储
写
…… 据
矩
电
线
阵
路
读/写控制线
数据线 （双向） 4 1 8
芯片容量 1K × 4位 16K × 1位 8K × 8位
2.2 主存储器
2. SRAM读写周期波形图
2.2 主存储器
3. 动态存储器(DRAM) 1)DRAM存储元的记忆原理
(1) EPROM ( 2)EPROM (3) EEPROM (4)FlashROM
2.2 主存储器
四、存储器与CPU的连接方法 1. 存储容量的扩展
? (1)位扩展 ? (2)字扩展 ? (3)字、位扩展
(1) 位扩展（增加存储字长）
10根地址线
用 2片 1K ×4位 存储芯片组成 1K×8位 的存储器
2.1 存储器概述
4. 按信息的可保存性分类
? 易失性存储器：断电后存储信息即消失的存储器， 如半导体RAM。
? 非易失性存储器：断电后信息仍然保存的存储器， 称。例如，ROM、磁芯存储器、磁表面存储器和 光存储器。
? 破坏性读出：如果某个存储单元所存储的信息被读 出时，原存信息将被破坏，必须紧接一个重写(再 生)的操作。
A9
???
8根数据线
A0
2114
?D?7
D4
?? D0 CS WE
2114
(2) 字扩展（增加存储字的数量）
4.2
11根地址线
用 2片 1K ×8位 存储芯片组成 2K×8位 的存储器
8根数据线
A10
计算机组成原理华科版第二章运算方法与运算器课件
4
计算机组成原理
⑵补码表示法
第二章 运算方法与运算器
• 由于补码在作二进制加、减运算时较方便,所以 在计算机中广泛采用补码表示二进制数。
• 补码运算中，可以用加法代替减法，节省元件， 降低成本。
5
计算机组成原理
第二章 运算方法与运算器
⑵补码表示法
原码求补码方法：正数不变（相同）。负数符号位不变， 数值位求反加1
第二种浮点表示的格式为
1，10001001，01111111110000000000000
17
计算机组成原理
⑶ 浮点数的表示举例
第二章 运算方法与运算器
某机用32b表示一个数，阶码部分占8b（含一位符号 位2格5式6）.。5，，尾x数2=1部27分/2占56，2 4试b（写含出一x1和位x符2的号两位种）浮。点数设表x1示=-
最小负数 最大负数
最小正数
最大正数
1.0000000 1.1111111
0.0000001
0.1111111
-1
-2－7
2－7
1-2－7
11
计算机组成原理
第二章 运算方法与运算器
定点整数的表示范围：
①设字长为8b，用原码表示时，其表示范围如下：
最小负数 最大负数 最小正数 最大正数
11111111 10000001 00000001 01111111
计算机组成原理
１．真值与机器数
第二章 运算方法与运算器
采用正、负符号加上二进制的绝对值，则这种 数值称为真值。
将正负号分别用一位数码0和1来代替，一般将 这种符号位放在数的最高位。这种在机器中使 用的连同数符一起数码化的数，称为机器数。
1
计算机组成原理
计算机组成原理第二章-计算机数据表示方法
Confederal Confidential
9
一、计算机内的数据表示
6) 移码（增码）表 示
•移码表示浮点数的阶码，只有整数形式，如IEEE754中阶码用移码表示。
设定点整数X的移码形式为X0X1X2X3…Xn
则移码的定义是：
[X]移= 2n + X
2n X - 2n
•具体实现：数值位与X的补码相同，符号位与补码相反。
[X]补
10000001 11111111
[X]移
00000001 01111111
00000000 10000000
00000001 01111111
10000001 11111111
Confederal Confidential
11
一、计算机内的数据表示
3.计算机中常用的两种数值数据格式 1)定点数 •可表示定点小数和整数 •表现形式：X0.X1X2X3X4……..Xn
Confederal Confidential
15
一、计算机内的数据表示 IEEE754 32位浮点数与对应真值之间的变换流程
Confederal Confidential
16
一、计算机内的数据表示
例5 将十进制数20.59375转换成32位IEEE754格式浮点数的二进 制格式来存储。
解:先将十进制数换成二进制数： 20.59375=10100.10011(0.5+0.25+0.125+0.0625+0.03125) 移动小数点，使其变成1.M的形式 10100.10011=1.010010011×24
16
17
一、计算机内的数据表示
例6 若某浮点数x的二进制存储格式为(41360000)16 ,求与其对应 的32位浮点表示的十进的值。
9
一、计算机内的数据表示
6) 移码（增码）表 示
•移码表示浮点数的阶码，只有整数形式，如IEEE754中阶码用移码表示。
设定点整数X的移码形式为X0X1X2X3…Xn
则移码的定义是：
[X]移= 2n + X
2n X - 2n
•具体实现：数值位与X的补码相同，符号位与补码相反。
[X]补
10000001 11111111
[X]移
00000001 01111111
00000000 10000000
00000001 01111111
10000001 11111111
Confederal Confidential
11
一、计算机内的数据表示
3.计算机中常用的两种数值数据格式 1)定点数 •可表示定点小数和整数 •表现形式：X0.X1X2X3X4……..Xn
Confederal Confidential
15
一、计算机内的数据表示 IEEE754 32位浮点数与对应真值之间的变换流程
Confederal Confidential
16
一、计算机内的数据表示
例5 将十进制数20.59375转换成32位IEEE754格式浮点数的二进 制格式来存储。
解:先将十进制数换成二进制数： 20.59375=10100.10011(0.5+0.25+0.125+0.0625+0.03125) 移动小数点，使其变成1.M的形式 10100.10011=1.010010011×24
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一、计算机内的数据表示
例6 若某浮点数x的二进制存储格式为(41360000)16 ,求与其对应 的32位浮点表示的十进的值。
计算机组成原理课件第2章课件
压力测试
通过长时间运行高负载任务来 测试计算机的稳定性和可靠性 。
温度和散热测试
测试计算机在高温环境下的稳 定性和散热性能。
计算机性能优化
01
02
03
04
硬件优化
通过升级硬件配置，如 更快的处理器、更大的 内存和存储空间等，提 高计算机性能。
软件优化
通过优化软件算法、操 作系统和应用程序等， 提高计算机性能。
计算机安全重要性
随着计算机技术的快速发展，计算机安全问题日益突出，保护计算机安全对于保障国家安全、社会稳定和经济发展具 有重要意义。
计算机安全威胁
计算机安全面临的威胁包括病毒、木马、黑客攻击、网络钓鱼、拒绝服务攻击等，这些威胁可能导致数 据泄露、系统瘫痪、经济损失等严重后果。
计算机安全技术
防火墙技术
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THANKS
Excel
电子表格软件，用于数据处理、图表制作和 数据分析。
应用软件
PowerPoint
演示文稿软件，用于制作幻 灯片、演示文稿和会议报告 等。
图像处理软件
用于处理和编辑图像，如 Photoshop等。
图像裁剪
对图像进行裁剪，保留需要 的部分。
应用软件
色彩调整
调整图像的色彩、亮度和对比度 等参数。
数据库管理系统
用于管理大量数据，提供数据存储、检索、更新和保护功能。
系统软件
数据模型
定义数据的组织方式和数据之间的关系。
数据操作语言
用于执行数据的插入、删除、更新和检索等 操作。
数据控制语言
用于控制对数据的访问权限和数据的安全性。
应用软件
Word
文本编辑软件，用于撰写文档、排版和打印。
计算机组成原理第2章
第 2 章 运算方法和运算器
例 2－3 请说明机器数字长为 8 位的原码,其定点整数和 定点小数表示的最大数 X max和最小数 X min 。
第 2 章 运算方法和运算器
3. 补码 1 )模的概念 在 C 语言中,有一个模除的概念, 10%3=1 ,模除的结果是 1 ,这里的模就是分母 3 ,余数的取值只能取 0~2 之间的 3 个 数,对于大于等于 3 的数是无法记忆的。除此之外,日常生活 中的钟表是以 12 为模的,当校正钟表的时间时,如果想把时间 从 6 点调整到 5 点,可以有两种方法:
第 2 章 运算方法和运算器
第 2 章 运算方法和运算器
表 2－4 是不同机器字长时 3 和 -3 的补码表示形式,由 此可以看到,当整数补码机器字长变长时,只需要用补码的符 号位填补扩展的位数即可。
第 2 章 运算方法和运算器
计算机中定点整数都是以补码形式存储的,我们再来分 析一下例 2－1 中y1和 x2 的输出结果。
第 2 章 运算方法和运算器
图 2－3 移码与真值的关系
第 2 章 运算方法和运算器
第 2 章 运算方法和运算器
第 2 章 运算方法和运算器
2. 1. 3 浮点数的表示 前面介绍的机器数中的定点整数和定点小数只能表示纯
整数和纯小数,那么在计算机中如何表示实数呢? 数的浮点表 示实际上与十进制中的科学计数法是类似的,是一种与其等 效的机器表示形式。图 2－4 中的( a )和( b )分别是十进制数 N=100.25 的十进制数和二进制数的科学表示形式,比较图 2 －4 ( a )和( b )可以发现,两种表示形式中基数 B 分别为 10 和 2 ,因此其阶码 E 和尾数 M 不同。浮点数是一种适用于科 学计算的数据表示方法,浮点数在有限的机器字长下,有效地 扩大了数据的表示范围。
计算机组成原理第2章 数据的表示方法
–对于n位定点整数X：2n>X>-2n 。 –当n=0时，即为小数。
• 优点：简单，直观，易懂。 • 缺点：做加减法时，需要将符号位和数值部 分分开处理。
• 原码表示进行加减运算的情况。
指令操作 操作数符1 操作数符2 实际操作 + 加法 + + + + + 减法 + + + + + + -
2、二进制定点数的补码表示
– 只照顾机器 (运算方便、节省存储空间 )，不照顾 人(是否便于理解) 。
• 机器数按小数点位置是否固定分为:
– 定点数 – 浮点数(实数)
2.2.1 无符号数
• 无符号数是指没有符号的数，在计算机中 每一位都是数据。
– 如数据的位数为16位时，无符号数的范围为 0~65535共65536个数（即216）。
• 如8421码，用12(CH)表示正号，用13(DH)表示负 号。
有权码
十进 制数
0 1 2
无权码
4311 码 十进 制数
0 1 2
8421 码
2421 码
5211 码
余3码
0011 0100 0101
格雷码 （1）
0000 0001 0011
格雷码 （2）
0000 0100 0110
0000 0000 0001 0001 0010 0010
• 下面以有权码8421码为例，进行一位BCD码 的加法运算。 1、2+7=9 2、6+8=14 3、9+8=17 0010 0110 1001 0111 1000 1000 1001 1110 修正 10001 修正 0110 0110 10100 10111
• 优点：简单，直观，易懂。 • 缺点：做加减法时，需要将符号位和数值部 分分开处理。
• 原码表示进行加减运算的情况。
指令操作 操作数符1 操作数符2 实际操作 + 加法 + + + + + 减法 + + + + + + -
2、二进制定点数的补码表示
– 只照顾机器 (运算方便、节省存储空间 )，不照顾 人(是否便于理解) 。
• 机器数按小数点位置是否固定分为:
– 定点数 – 浮点数(实数)
2.2.1 无符号数
• 无符号数是指没有符号的数，在计算机中 每一位都是数据。
– 如数据的位数为16位时，无符号数的范围为 0~65535共65536个数（即216）。
• 如8421码，用12(CH)表示正号，用13(DH)表示负 号。
有权码
十进 制数
0 1 2
无权码
4311 码 十进 制数
0 1 2
8421 码
2421 码
5211 码
余3码
0011 0100 0101
格雷码 （1）
0000 0001 0011
格雷码 （2）
0000 0100 0110
0000 0000 0001 0001 0010 0010
• 下面以有权码8421码为例，进行一位BCD码 的加法运算。 1、2+7=9 2、6+8=14 3、9+8=17 0010 0110 1001 0111 1000 1000 1001 1110 修正 10001 修正 0110 0110 10100 10111
计算机组成原理第二章中央处理器
指令周期 ·CPU周期 ·时钟周期
注意：每条指令的指令周期不同
取指周期 指令周期 取指周期 执行周期 指令周期
NOP
ADD mem
取指周期
执行周期 … 指令周期
MUL mem
2.3.2
指令工作分析
一、取指令的操作(P132) (1)发指令地址 (PC)→AR (2)读指令 PC+1,M→DB (3)指令进CPU DB→DR (DR)→IR 时钟 功能 (4)指令译码 C1 MAR←(PC) 考研题给出的条件→ C2 MDR←M(MAR)
CPU 状态条件寄存器 累加器AC 程序计数器PC c 算术逻辑单元 ALU
取指 控制
执行 控制 时钟
操作控制器 时序产生器 c 指令译码器 c
状态 反馈
c 地址寄存器AR 缓冲寄存器 DR 存储器
指令寄存器IR c
地址总线ABUS
I/O
数据总线DBUS
2.2.3 CPU中的主要寄存器
1. 数据缓冲寄存器（DR）
5
分支目标 预取 TLB 缓冲器 地址
8K字节代码 高速缓存
256
Pentium CPU 内部结构(P167图)
指令指针 64位 数据总线 32位 地址总线 控制 总 线 部 件
预取缓冲器 指令译码器
控制 ROM
分支检验 与目标地址
控制部件 地址生成 (U流水线) 地址生成 (V流水线) 浮点部件 控制 寄存器组 加法 除法
页 面 部 件
整数寄存器组 ALU ALU (U流水线) (V流水线) 桶形移位器
32 32 32 32 32 32
乘法
8K字节数据 TLB 高速缓存
32位地址总线 64位数据总线
2计算机组成原理(第二章)
[X]补=
其中，[X]补是机器数，X是真值。
例如， x=+0.1011，则[x]补=0.1011 x= -0.1011，则[x]补=1.0101 对于正数x=+0.x1x2…xn，[x]补= 0.x1x2…xn 对于负数x= -0.x1x2…xn，[x]补= 10.0…0-0.x1x2…xn 对于0，只有一种形式[+0]补=[-0]补 =0.00…0
1 – X = 1 + |X|
0 ≤X＜1
-1＜X≤0 8位 机器字
其中，[X]原是机器数，X是真值。
例如，x=+0.1001，则[x]原=0.1001 x= -0.1001，则0.x1x2…xn，[x]原= 0.x1x2…xn 对于负数x= -0.x1x2…xn，[x]原= 1.x1x2…xn 对于0，有两种形式： [+0]原 = 0.00…0， [ -0]原 = 1.00…0
[x]移 = 27 - 0111 1111 = 0000 0001
24
移码的特点
最高位为0表示负数，为1表示正数。 移码全0时真值最小，全1时真值最大。 0的移码只有一个，[±0]移=100…0 同一数值的移码和补码，数位相同，而符号相反。
便于阶码大小的比较，便于对阶操作，有利于简化 机器中的判零电路。
例如，x = + 0.1101， [x]反 = 0.1101 x = - 0.1101， [x]反 = 1.0010
11
反码表示（续）
对于正数 x=+0.x1x2…xn，[x]反= 0.x1x2…xn 对于负数 x= -0.x1x2…xn，[x]反= 1.x1x2…xn 对于0，有两种形式：[+0]反 = 0.00…0， [-0]反 = 1.11…1 若定点整数的补码形式为xn…x2x1x0，定点整数的补码定义：
经典：计算机组成原理-第2章-运算方法和运算器
1加法器的流水线时钟周期至少为90ns10ns100ns如果采用同样的逻辑电路但不是流水线方式则浮点加法所需的时间为300ns因此4级流水线加法器的加速比为30010032当每个过程段的时间都是75ns时加速比为300754例30已知计算一维向量xy的求和表达式如下
第二章：运算方法和运算器
2．1 数据与文字的表示方法 2．2 定点加法、减法运算 2．3 定点乘法运算 2．4 定点除法运算 2．5 定点运算器的组成 2．6 浮点运算方法和浮点运算器
其中尾数域所表示的值是1.M。因为规格化的浮点数的尾数域最
左位（最高有效位）总是1。故这一位经常不予存储，而认为隐藏
在小数点的左边。
64位的浮点数中符号位1位，阶码域11位，尾数域52位，指数偏
移值是1023。因此规格化的64位浮点数x的真值为：
x=(－1)s ×(1.M) × 2E－1023 e=E－1023
[X]反=1.x1x2...xn 对于0，有[+0]反=[-0]反之分：
[+0]反=0.00...0
[-0]反=1.11...1
我们比较反码与补码的公式
[X]反=2-2-n+X
[X]补=2+X
可得到 [X]补=[X]反+2-n
8
若要一个负数变补码，其方法是符号位置1，其余各位0变1，1变 0，然后在最末位（2-n）上加1。
10100.10011=1.010010011*24 e=4 于是得到：S=0,E=4+127=131=10000011, M=010010011 最后得到32位浮点数的二进制存储格式为： 0100 0001 1010 0100 1100 0000 0000 0000=（41A4C000）164
第二章：运算方法和运算器
2．1 数据与文字的表示方法 2．2 定点加法、减法运算 2．3 定点乘法运算 2．4 定点除法运算 2．5 定点运算器的组成 2．6 浮点运算方法和浮点运算器
其中尾数域所表示的值是1.M。因为规格化的浮点数的尾数域最
左位（最高有效位）总是1。故这一位经常不予存储，而认为隐藏
在小数点的左边。
64位的浮点数中符号位1位，阶码域11位，尾数域52位，指数偏
移值是1023。因此规格化的64位浮点数x的真值为：
x=(－1)s ×(1.M) × 2E－1023 e=E－1023
[X]反=1.x1x2...xn 对于0，有[+0]反=[-0]反之分：
[+0]反=0.00...0
[-0]反=1.11...1
我们比较反码与补码的公式
[X]反=2-2-n+X
[X]补=2+X
可得到 [X]补=[X]反+2-n
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若要一个负数变补码，其方法是符号位置1，其余各位0变1，1变 0，然后在最末位（2-n）上加1。
10100.10011=1.010010011*24 e=4 于是得到：S=0,E=4+127=131=10000011, M=010010011 最后得到32位浮点数的二进制存储格式为： 0100 0001 1010 0100 1100 0000 0000 0000=（41A4C000）164
计算机组成原理第2章课件
位权法：把各非十进制数按权展开求和 转换公式：(N)R =an-1×Rn-1 + an-2×Rn-2 + ... +
a1×R1 + a0×R0 + a-1×R-1 + ...
示例：
694＝6×102＋9×101＋4×100
(1011.11) 2 =1×23+0×22+1×21 +1×20 +1×2-1+ 1×2-2
十六进制数转换成二进制数：
只要将每一位十六进制数转换成相应的4位 二进制数，依次连接起来即可。
二进制与十六进制转换举例
例1：把二进制数 11010011111.01111 转换为十六进制数
（0110 1001 1111. 0111 1000）2
（6
9
F.
7
8）16
例2：把十六进制数 C2.A8 转换为二进制数 （ C 2 . A 8 ）16
十进制数
R进制数
整数部分－采用除基取余法，即逐次
除以基数R，直至商为0，得出的余数 倒排，即为R进制各位的数码。
小数部分－采用乘基取整法，即逐次
乘以基数R ，从每次乘积的整数部分 得到R进制数各位的数码。
例：185.8125＝？B
整数、小数部分分别转换
185 余数 2 9 2 ………1 （185）10 = （? ）2 2 4 6 ………0 2 2 3 ………0 2 1 1 ………1 （185）10 =（10111001）2 2 5 ………1 2 2 ………1 2 1 ………0 0 ……… 1
2
185.8125＝？B
0.8125 2 × 1.6250 … 1 0.6250 × 2 1.2500… 1 0. 2500 × 2 0. 5000… 0 0. 5000 × 2 1. 0000… 1 整 数
《计算机组成原理》
Intel 8086: 16位
Intel 80386,80486, pentium：32位
精品ppt
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1计算机的组成
1.1中央处理器 1.2存储体系 1.3主板主要部件 1.4系统总线 1.5输入设备 1.6输出设备
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中央处理器（ CPU ）
包含运算器和控制器
能够高速地进行算术运算和逻辑运算 负责对输入信息进行各种处理的部件 一台计算机中有多个处理器，它们各有其不
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指令和指令系统基本概念
计算机指令系统的“兼容性”问题
由于每种类型的CPU都有自己的指令系统， 因此，某一类计算机的可执行程序代码未必 能在其他计算机上运行。
同一公司的CPU产品通常“向下兼容”—— 新型号的处理器在旧型号处理器指令系统基 础上进行扩充。
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指令执行过程
（1）CPU的控制器从存储器读取一条指令并放 入指令寄存器。
（2）指令寄存器中的指令经过译码，决定该 指令应该进行何种操作、操作数在哪里。
（3）根据操作数的位置从存储器取得操作数。
……→
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指令执行过程
（4）运算器按照指令操作码的要求，对 操作数完成规定的运算处理，并根据运 算结果修改或设置处理器的一些状态标 志。
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中央处理器（ CPU ）
超标量结构
为了加快CPU中指令的处理速度，CPU在执 行当前指令的同时，可以使用指令预取部件 提前向主存或快存去取出一些准备要执行的 指令。CPU采取“流水线”式的工作方式和 结构，实现了“超标量结构”。
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中央处理器
并行处理和多处理器系统
计算机组成原理第二章
是28-1-1=127。所以，指数真值e的表示范围是-127-+128
【例题】P22-23 例6、7、8、9
字符和字符串的表示方法
字符的表示：
用7位二进制码表示27＝128个字符，其中95个图形字 符，33个控制字符
字符串的表示：
连续的一串字符即为字符串，在主存中占用连续的多 个字节。如对于语句IF A>B THEN X=A，则其存储格式可以 为：
0.1001
右移1位(z3) 0.0100
111 0.1
+1•x 0.1101
1.0001
右移1位(z4) 0.1000
1111 0
即，[x•y]原=1.10001111，所以，x•y=-0.10001111。
原码并行乘法（不带符号阵列乘法）
与“原码串行乘法运算”相比，原码并行乘法更接近“手算”，更
第二章
运算方法和运算器
数据表示 定点运算 定点运算器 浮点运算教学要求 Nhomakorabea重点和难点
数据的表示和格式 定点加减、乘除运算 定点运算器的组成 浮点运算及浮点运算流水线
实践
运算器组成实验
主要内容
数据与文字的表示方法 定点加减运算 定点乘法运算 定点除法运算 定点运算器的组成 浮点运算方法和浮点运算器 运算器实例
a0 b0 位 积
优点：简单易懂 缺点：加法运算复杂
数的机器码表示
补码表示
若定点整数的补码形式为xnxn-1……x2x0（xn为符号位），则
x
2n>x ≥ 0
定点整数：[x]补=
2n＋1＋x=2n＋1－|x|
（mod 2n ） 0 ≥ x>-2n
【例题】P22-23 例6、7、8、9
字符和字符串的表示方法
字符的表示：
用7位二进制码表示27＝128个字符，其中95个图形字 符，33个控制字符
字符串的表示：
连续的一串字符即为字符串，在主存中占用连续的多 个字节。如对于语句IF A>B THEN X=A，则其存储格式可以 为：
0.1001
右移1位(z3) 0.0100
111 0.1
+1•x 0.1101
1.0001
右移1位(z4) 0.1000
1111 0
即，[x•y]原=1.10001111，所以，x•y=-0.10001111。
原码并行乘法（不带符号阵列乘法）
与“原码串行乘法运算”相比，原码并行乘法更接近“手算”，更
第二章
运算方法和运算器
数据表示 定点运算 定点运算器 浮点运算教学要求 Nhomakorabea重点和难点
数据的表示和格式 定点加减、乘除运算 定点运算器的组成 浮点运算及浮点运算流水线
实践
运算器组成实验
主要内容
数据与文字的表示方法 定点加减运算 定点乘法运算 定点除法运算 定点运算器的组成 浮点运算方法和浮点运算器 运算器实例
a0 b0 位 积
优点：简单易懂 缺点：加法运算复杂
数的机器码表示
补码表示
若定点整数的补码形式为xnxn-1……x2x0（xn为符号位），则
x
2n>x ≥ 0
定点整数：[x]补=
2n＋1＋x=2n＋1－|x|
（mod 2n ） 0 ≥ x>-2n
计算机组成原理(白中英)第2章
原码表示 1111 1111 1000 0001
反码表示
补码表示
移码表示
1000 0000 1000 0001 0000 0001 1111 1110 1111 1111 0111 1111
0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0000 1000 0000 1111 1111
实际机器中保存时 并不保存小数点
定点小数： [x]补＝
定点整数： [x]补＝
x 2+x = 2 - |x| x 2n+1+x = 2n+1-|x|
（mod 2）
（mod 2n+1）
举例： x为n+1位 [+0.110 ] 补 ＝ 0.110
[+110]补 ＝ 0110
[-0.110] 补 ＝ 10 + (-0.110) = 1.010
按编码不同又可分为原码、反码、补码、移码……
2013年7月26日星期五 5
2.1 数据与文字的表示方法
2.1.1 数据格式
2.1.2 数的机器码表示
2.1.1 数据格式
2.1.3 字符与字符串的表示方法
2.1.4 汉字的表示方法
2.1.5 校验码
2013年7月26日星期五 6
2.1.1 数据格式——定点数
由[-X]补 求[X]补， 此规则同 样适用。
2013年7月26日星期五
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3、移码表示法
移码通常用于表示浮点数的阶码
xnxn-1xn-2……x1x0
4位补码与移码 真值 -8 补码 1000 1001 1010 移码 0000 0001 0010
用定点整数形式的移码