408王道计算机组成原理强化——数据的运算及大题(上)

简介: 408王道计算机组成原理强化——数据的运算及大题

1.大纲要求

1.1.定点数的编码表示d794e69e152349688cbcabf54fce5d43.png

1.无符号整数的减法实现:减数转换为补码,通过加法的形式实现减法的运算

2.无符号整数的溢出判断:①手算        ②机器实现:CF标志位

3.有符号数:补码、原码(浮点数)

1.2.运算方法和运算电路4ed62589ee5e4877817a04924f4d13cc.png

1.加法器的原理:两个 n bit的输入,一个n bit的输出

2.ALU

①看懂ALU图示。CU(控制单元)给ALU一个控制信号,告诉ALU将要进行什么操作(加/减/乘/除)e4b0da627a174a56b048e5a6e89bf793.png

②两个输入一个输出;形成CF、ZF、OF、SF标志位cb49ea034663433489dcc2087130eedc.png

③不仅执行sub、add、mul等运算指令需要ALU参与,执行其他指令时,ALU也会参与

(1)条件转移指令可以根据ALU进行运算时生成的标志位进行判断是否满足条件

(2)每次执行完指令后,PC都会自动+"1",有的计算机中可能会使用ALU完成此操作

(3)jump指令通过ALU对PC进行加减操作,从而实现指令的往前或者往后

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3.补码加/减运算器:87585ff7ce6f43f1bb7910d47bbe2752.png250487af3d5748298219bb5bc032476b.png

4.乘除法原理:无符号数、补码以及它们的运算电路

1.3.整数的表示和运算a9e521950a854238b959ebfce3821293.png

1.4.浮点数的表示和运算a5d9b5f8e19340d387d8f7408f910b3d.png

1.6.小结

1.无符号数

2.有符号数 → 补码

3.定点小数和原码仅在浮点数中用到:考察深度浅

4.运算:加减(深),乘除(浅)

5.溢出:加减、乘除

2.无符号数的加/减

1.加法:从最低位开始,按位相加,并往更高位进位

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2.减法:

①被减数不变,减数全部按位取反,取反后加1

快速方法:从右往左找到第一个1,这个1左边的全部位按位取反

减法化成加法的原因是:加法电路易于实现,造价便宜,减法电路实现困难,造价昂贵

②从最低位开始,按位相加,并往更高位进位(同无符号数加法操作)

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