(精品)计算机组成原理运算方法与运算器.ppt

根据提供的文档信息，本文将详细解析《(精品)计算机组成原理运算方法与运算器》中的核心知识点，主要包括数据类型、数据表示方法、定点运算、浮点运算以及运算器的组成等内容。 ### 数据类型 #### 按数制分类 - **十进制**：在微机中直接进行运算较为复杂。 - **二进制**：因其占用存储空间较少且硬件易于实现，故在计算机内部广泛使用。 - **十六进制**：主要用于人类阅读和调试程序时，便于理解和使用。 - **二-十进制**：通过4位二进制数表示一位十进制数，简化了转换过程。 #### 按数据格式分类 - **真值**：指直观的数据表示方式，可以直接带有正负号。 - **机器数**：通过数字编码表示的数据，通常位数固定，不能随意忽略其中的0或1。 #### 按数据表示范围分类 - **定点数**：小数点位置固定，表示范围相对较小。 - **浮点数**：小数点位置不固定，能表示更大范围的数值。 #### 按是否能表示负数分类 - **无符号数**：所有位均用来表示数值大小，无法区分正负。 - **有符号数**：最高位作为符号位，剩余位表示数值。 ### 数据与文字的表示方法 #### 2.1.1 数据格式 - 在选择数的表示方式时，需考虑的因素包括数据类型、数值范围、数值精度以及硬件成本等。 - 计算机常用的数据表示格式有两种：定点表示和浮点表示。 - **定点表示**：小数点位置固定，适合表示固定范围内的数值。 - **浮点表示**：小数点位置不固定，适用于表示具有较宽动态范围的数值。 #### 2.1.2 数的机器码表示 - 为了便于计算机处理，需要将数值编码为机器码，常见的编码方式包括原码、反码、补码和移码等。 - **原码**：直接表示数值，最高位作为符号位。 - **反码**：正数的反码与原码相同；负数的反码则是原码取反后，除了最高位外的所有位进行反转。 - **补码**：正数的补码与其原码相同；负数的补码是在其反码的基础上，加上1。 - **移码**：主要用于表示浮点数中的阶码部分。 #### 2.1.3 字符与字符串的表示方法 - 计算机内部采用ASCII码或Unicode编码等方式表示字符。 - 字符串是由多个字符组成的序列，常用于文本处理。 #### 2.1.4 汉字的表示方法 - 使用GB2312、GBK、GB18030或Unicode等编码方案表示汉字。 - 不同编码方案支持的汉字数量和范围有所不同。 #### 2.1.5 校验码 - 为了确保数据传输的准确性，常采用奇偶校验、CRC校验等机制进行错误检测。 ### 定点运算 #### 2.2 定点加法、减法运算 - 定点加法和减法运算基于补码表示，利用逻辑门电路实现。 - 加法运算直接相加即可；减法运算则通过取补加法实现。 #### 2.3 定点乘法运算 - 基于移位和累加操作实现，适用于定点数之间的乘法计算。 #### 2.4 定点除法运算 - 利用移位和减法操作完成除法运算。 ### 定点运算器的组成 #### 2.5 定点运算器的组成 - 包括算术逻辑单元(ALU)、寄存器组、控制单元等部分。 - ALU负责执行基本的算术和逻辑运算；寄存器组用于暂存中间结果；控制单元则协调整个运算器的工作流程。 ### 浮点运算方法和浮点运算器 #### 2.6 浮点运算方法和浮点运算器 - 浮点数由阶码和尾数两部分组成，采用IEEE 754标准表示。 - 浮点加减法需要先对齐阶码，然后进行尾数运算。 - 浮点乘除法则涉及阶码的相加或相减以及尾数的乘除。 通过以上分析，我们了解到计算机组成原理中的关键知识点，包括数据类型的分类、数据表示方法、定点运算和浮点运算的基本原理，以及运算器的组成结构。这些知识点是理解计算机内部工作原理的基础，对于深入学习计算机科学和技术领域至关重要。