计算机原理精品教学（华南理工大学）4-1 数值的机器运算.ppt

* * * 本节主要介绍 定点加、减法运算，简单介绍 定点乘、除法运算，最后介绍 定点运算器的组成 * 两个数不管正负，均用补码表示，符号位应当做数值参加运算，符号位相加所产生的进位要丢掉，结果为补码。 * * 在计算机中，由于机器码的尾数通常是给定的（如16位字长，32位字长），因此，在计算机中数的表示范围是有限的，若两数进行加减运算的结果超出了给定的取值范围，就称为溢出。一旦出现溢出，必须及时处理，否则会出现错误。 * 1.决不会产生溢出 2,正确 * * 引出全加器 * “或”运算，解释 1+1=1 增加“异或”运算： 图，4条运算规律 * 给出摩根定律真值表 * 建立在简单逻辑门基础上，可以直接用真值表和逻辑表达式表示。 * 逻辑图可看作是逻辑表达式的一种表示方法 对一个真值表，可以有多个逻辑图和逻辑表达式与之对应 (1) F=^AB+B^A (2) F=^[A^(AB)+B^(AB)] * (1) F=^AB+B^A (2) F=^[A^(AB)+B^(AB)] * 推出：异或运算的表达式 复习思考题8 RISC的中文含义是精简指令系统计算机，CISC的中文含义是复杂指令系统计算机； 指令的顺序寻址方式是指下一条指令的地址由程序计数器给出； 控制类指令的功能是控制程序的执行顺序，并使程序具有测试、分析与判断的能力； 堆栈是一种特殊的数据寻址方式，基于 原理，按结构不同，分为寄存器堆栈和存储器堆栈； 寄存器存储器堆栈的栈指针SP指向栈顶。（错） 软进栈操作是指将内容写入堆栈指针SP。（对） 自底向上生成的软堆栈，出栈时应先将栈顶数据弹出，再修改栈指针。（ 对） 第四章 数值的机器运算 4.0 逻辑电路基础 4.1 基本算术运算的实现 4.2 定点加减运算 4.3 带符号数的移位和舍入操作 4.4 定点乘法运算 4.5 定点除法运算 4.6 规格化浮点运算 4.9 运算器和基本组成与实例 4.2 定点加减法运算 计算机中的基本运算 算术运算 加、减、乘、除四则运算 要考虑符号和编码格式（即原码、反码还是补码） 可分为定点数四则运算和浮点数四则运算 逻辑运算 逻辑与、或、非、异或等运算 针对不带符号的二进制数 4.2.1 原码加减法运算 加法规则： (1)先判符号位， (2)若相同，绝对值相加，结果符号不变; 若不同，则作减法: |大| - |小|，结果符号与|大|相同。 减法规则： (1)两个原码表示的数相减，首先将减数符号取反 (2)然后将被减数与符号取反后的减数按原码加法进行运算。 所以原码加减运算的实现是比较复杂的。 [ X ]原±[Y ]原 补码加法的公式: [ X ]补＋[Y ]补＝[ X＋Y ]补 在模2意义下,任意两数的补码之和等于该两数之和的补码。 这是补码加法的理论基础。 特点： 不需要事先判断符号，符号位与码值位一起参加运算符号位相加后若有进位，则舍去该进位数字。 4.2.2 补码加减法运算 例： X＝0.1010 Y＝0.0011，求 X+Y 解: 设字长为5. [X]补=0. 1 0 1 0 [Y]补=0. 0 0 1 1 + 1 0 1 1 0. [X]补+[Y]补=0.1101 补码加法运算举例 X+Y=+0.1101 例： X＝-0.1010 Y＝-0.0011，求 X+Y 解: 设字长为5. [X]补=1. 0 1 1 0 [Y]补=1. 1 1 0 1 + 1 1 0 0 11. 丢掉 1 [X]补+[Y]补=1.0011 补码加法运算举例 X+Y= -0.1101 丢掉 例： X＝-0.1010 ,Y＝0.0011，求 X+Y 解: 设字长为5. [X]补=1. 0 1 1 0 [Y]补=0. 0 0 1 1 + 1 0 0 1 [X]补+[Y]补=1.1001 1. 补码加法的特点: (1)符号位要作为数的一部分一起参加运算。 (2)符号位的进位自然丢失! 补码加法运算举例 X+Y=-0.0111 说明： （-Y）的补码称为[Y]补的机器负数 由[Y]补求[-Y]补的方法： 将[Y]补连同符号位在内按位求反，末位加1。 举例:[Y]补=0.1101 [-Y]补=1.0011 补码减法运算 [ X ]补－[Y ]补＝[ X＋(-Y) ]补= [ X ]补＋[-Y ]补 ____ [-Y ]补= [Y ]补+1 例： X＝-0.1010 Y＝-0.0011，求X－Y 解:　设字长为5. [X]补=1. 0 1 1 0 [-Y]补=0. 0 0 1 1 + 1 0 0 1 1. [X－Y]补＝1.1001 补码减法运算 　X－Y=-0.01