计算机组成原理课件 第二章 运算方法和运算器.ppt
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计算机组成原理中,运算方法和运算器是理解计算机硬件核心功能的关键部分。第二章主要探讨了数据和文字的表示方法,以及定点运算的原理和结构。 数据和文字的表示方法涉及多个方面: 1. **数据格式**:在计算机中,数据可以采用定点格式或浮点格式。定点格式包括定点整数和定点小数,其中定点整数的数值范围有限,而定点小数则是将小数点固定在某个位置。浮点格式则允许更大的数值范围,但处理硬件更为复杂。 2. **数的机器码表示**:机器码是指用二进制数表示数据的方法。无符号数仅表示非负数值,而有符号数则通过最高位的0(正数)和1(负数)来区分正负。机器码的表示形式包括原码、反码、补码和移码。 3. **字符与字符串的表示**:通常使用ASCII码或Unicode编码来表示字符,其中ASCII码主要针对英文字符,Unicode则能涵盖全球多种语言的字符。 4. **汉字的表示**:汉字在计算机中的表示通常采用GBK或Unicode编码,Unicode提供了更全面的汉字支持。 5. **校验码**:用于检测数据传输或存储过程中的错误,如奇偶校验码、CRC校验码等。 定点运算方法和运算器包括: - **定点加减法运算**:遵循二进制加减法的规则,注意进位和借位的操作。 - **定点乘除法运算**:乘法可以通过串行乘法器或并行乘法器实现,除法则通常更为复杂。 - **定点运算器**:包括加法器、乘法器和除法器,它们是计算机执行算术运算的基础组件。 进位计算法和进制转换是计算机基础: - **基数**和**权**的概念:基数指一个数制中可用的数码个数,权决定了每个位的数值。 - **进位计算法**:如二进制、八进制和十六进制,它们之间可以通过特定的转换规则相互转换。 - **二进制到其他进制的转换**:整数部分用除法,小数部分用乘法,每次操作后取余或取整。 定点运算器的组成包括各种算术逻辑单元(ALU),如加法器负责基本的加法运算,乘法器和除法器则处理乘法和除法。这些运算器的效率和设计直接影响到计算机的性能。 浮点数表示是科学计算中的重要手段,浮点数由阶码和尾数组成,阶码指示小数点的位置,尾数提供数值精度。IEEE 754标准定义了浮点数的存储格式,如32位单精度和64位双精度,确保了不同系统间浮点数的兼容性。 这一章深入介绍了计算机内部如何表示和处理数据,以及进行基本运算的硬件机制,这些都是理解计算机系统运行的基础。
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