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besti计组复习-第3章
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第 3 章 运算方法与运算部件
一、知识梳理【本章整体属于难点,不是重点】
数制转换(2⇄10,16⇄2⇄8)、符号表示(0 正 1 负)
机器数三种定点表示(原码补码反码)、加减运算与溢出
定点数与浮点数(定点数、浮点数、机器零、规格化/IEEE754,移码)
二进制乘除法运算(定点原/补码一位乘,定点原码一位除法,定点原码两位乘*)
浮点数运算方法(浮点数加减法运算)
数据通路与运算部件
数据校验码(奇偶检验码、海明校验码)
二、原码、补码、反码及其加减法运算
0、定点数
小数点固定,表示范围小;定点数三种表示:原码、补码、反码
约定:
.表示小数,表示整数 0 表示正数 1 表示负数
1、原码表示
原码表示:符号位 0 正 1 负,数值位与真值相同
x = 0.1001 [x]
原
= 0 1001 = 0.1001
x = - 0.1001 [x]
原
= 1 1001 = 1.1001
2、反码表示
反码表示:符号位 0 正 1 负,负数数值位是真值取反
x = 0.1001 [x]
反
= 0 1001 = 0.1001
x = - 0.1001 [x]
反
= 1 0110 = 1.0110
3、补码表示
补码表示:符号位 0 正 1 负,负数数值位是原码低位起第一个 1 后的不变,前面的高位取
反(另一种描述:各位取反,末尾+1)
x = 0.1010 [x]
补
= 0 1001 = 0.1001
x = - 0.1010 [x]
补
= 1 0101 = 1.0101
4、注意事项
①原码、反码表示[+ 0]原/反 ≠ [- 0]原/反;补码表示[+ 0]补 = [- 0]补
②正数的原码、补码和反码的表示形式是相同的,而负数则各不相同
③定点数表示的范围(假设为 n 位编码,其中一位符号位)
原码 整数:-(2
n-1
-1)~2
n-1
-1 小数:-(1-2
-(n-1)
)~1-2
-(n-1)
补码 整数:-2
n-1
~2
n-1
-1 小数:-1~1-2
-(n-1)
④{真值转原码}和{原码转真值}规则相同;反码亦然
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5、定点数补码加减法运算
结论:①符号位参与运算②补+补=补③[X+Y]补=[X]补+[Y]补④[X-Y]补=[X+(-Y)]补=[X]补+[-Y]补
注意:会产生进位借位,不是异或
例 1:x=+010101 y=+001001 ,x+y=?
解:[x]
补
=00 010101 [y]
补
=00 001001
[x+y]
补
=00 011110 所以 x+y=+011110
例 2:x=-011001 y=+000110 ,x-y=?
解:[x]
补
=11 100111 [-y]
补
=11 111010
[x-y]
补
=11 100001 所以 x-y=-011111
6、溢出处理
溢出:运算结果超出机器数所能表示的范围,两同号数相加或两异号数相减才可能溢出
正溢出:结果大于最大能表示的正数;负溢出:结果小于最小能表示的负数。
判断溢出:
(1) 符号相同的两数相加时,如果结果的符号与加数(或被加数)不相同,则为溢出
(2) 任意符号两数相加时,溢出条件=C⊕C
f
。其中 C 为数值最高位的进位,Cf 为符号
位的进位
(3) 采用双符号位 f
S1
f
S2
,正数 00,负数 11。符号位参与运算,溢出条件= f
S1
⊕f
S2
7、逻辑移位与算数移位
(1)逻辑移位:不考虑符号位,对移位空出位一律补 0,对于移出位一律丢掉
(2)算术移位:针对带符号的移位操作,对于不同表示法的机器码规则不同
8、练习
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三、二进制乘除法运算
1、定点原码一位乘
符号位与数值位分开计算,部分积双符号位,乘积符号由两个数的符号位“异或” 形成,而
乘积的数值部分由两个数的绝对值相乘而得
2、定点补码一位乘
(
Booth
算法)
符号位参与运算,运算的数均补码,部分积双符号位,乘数末位增设附加位初值为 0
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