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第二章运算方法和运算器组成原理ppt
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 2.1 数据与文字的表示方法 2.1.1 数据格式 在选择计算机的数的表示方式时,应当全面考虑以下几个因素: l???????? 要表示的数的类型(小数、整数、实数和复数):决定表示方式 l???????? 可能遇到的数值范围:确定存储、处理能力 l???????? 数值精确度:处理能力相关 l???????? 数据存储和处理所需要的硬件代价:造价高低 两种常用格式: l???????? 定点格式:定点格式容许的数值范围有限,但要求的处理硬件比较简单; l???????? 浮点格式:容许的数值范围很大,但要求的处理硬件比较复杂 1)? 定点数表示法 定点指小数点的位置固定,为了处理方便,一般分为定点纯整数和纯小数。 2)? 浮点数表示法 由于所需表示的数值取值范围相差十分悬殊,给存储和计算带来诸多不便,因此出现了浮点运算法。 浮点表示法,即小数点的位置是浮动的。其思想来源于科学计数法。 IEEE754的浮点数(比较特殊) 浮点数的规格化:主要解决同一浮点数表示形式的不唯一性问题。规定 ,否则尾数要进行左移或右移。 机器零的概念:尾数为0或是阶码值小于所能表示的最小数。 3)? 十进制数串的表示方法 由于人们对十进制比较熟悉,因此在计算机中要增加对十进制运算的支持。 两种方式: l???????? 将十进制数变为二进制数运算,输出时再由二进制变为十进制。 l???????? 直接的十进制运算 直接运算的表示方法: l???????? 字符串形式:用于非数值计算领域 l???????? 压缩的十进制数串:分为定长和不定长两种。需要相应的十进制运算器和指令支持。 4)? 自定义数据表示 标志符数据表示、描述符数据表示 区别: l???????? 标志符与每个数据相连,二者合起来存放在一个存储单元,而描述符要和数据分开存放; l???????? 描述符表示中,先访问描述符,后访问数据,至少增加一次访存; l???????? 描述符是程序的一部分,而不是数据的一部分。 2.1.2 数的机器码表示 真值(书写用)、机器码(机器内部使用)的概念 1)? 原码:比较自然的表示法,最高位表示符号,0为正,1为负。优点:简单易懂。缺点:加减法运算复杂。 2)? 补码:加减法运算方便,减法可以转换为加法。 定点小数的补码,公式2.9 定点整数的补码,公式2.10 3)? 反码:为计算补码方便而引入 计算公式,小数公式2.11,整数公式2.12 由反码求补码:符号位置1,各位取反,末位加1。 4)? 移码:用于阶码的表示,两个移码容易比较大小,便于对阶。 定义:公式2.14。即将数值向X轴正方向平移2n IEEE754的浮点数(比较特殊) 浮点数的规格化:主要解决同一浮点数表示形式的不唯一性问题。规定 ,否则尾数要进行左移或右移。 机器零的概念:尾数为0或是阶码值小于所能表示的最小数。 3)? 十进制数串的表示方法 由于人们对十进制比较熟悉,因此在计算机中要增加对十进制运算的支持。 两种方式: l???????? 将十进制数变为二进制数运算,输出时再由二进制变为十进制。 l???????? 直接的十进制运算 直接运算的表示方法: l???????? 字符串形式:用于非数值计算领域 l???????? 压缩的十进制数串:分为定长和不定长两种。需要相应的十进制运算器和指令支持。 4)? 自定义数据表示 标志符数据表示、描述符数据表示 区别: l???????? 标志符与每个数据相连,二者合起来存放在一个存储单元,而描述符要和数据分开存放; l???????? 描述符表示中,先访问描述符,后访问数据,至少增加一次访存; l???????? 描述符是程序的一部分,而不是数据的一部分。 2.1.2 数的机器码表示 真值(书写用)、机器码(机器内部使用)的概念 1)? 原码:比较自然的表示法,最高位表示符号,0为正,1为负。优点:简单易懂。缺点:加减法运算复杂。 2)? 补码:加减法运算方便,减法可以转换为加法。 定点小数的补码,公式2.9 定点整数的补码,公式2.10 3)? 反码:为计算补码方便而引入 计算公式,小数公式2.11,整数公式2.12 由反码求补码:符号位置1,各位取反,末位加1。 4)? 移码:用于阶码的表示,两个移码容易比较大小,便于对阶。 定义:公式2.14。即将数值向X轴正方向平移2n 2.1.3 字符与字符串的表示方式 ASCII码 2.1.4 汉字的表示方式 1)? 输入码:用于汉字输入 2)? 内码:用于汉字的存储 3)? 字模码:用
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