計(jì)算機(jī)組成原理—中央處理器（1）

四、計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式

1.有符號(hào)數(shù)和無(wú)符號(hào)數(shù)

計(jì)算機(jī)的數(shù)均存在寄存器中，通常稱寄存器的位數(shù)為機(jī)器字長(zhǎng)

1.1無(wú)符號(hào)數(shù)

沒(méi)有表示符號(hào)的數(shù)，每一位均可存放數(shù)值。eg:若機(jī)器字長(zhǎng)16位，則可表示無(wú)符號(hào)數(shù)的范圍為0-65535(2^16 - 1)

1.2有符號(hào)數(shù)

符號(hào)的“+”、“-”用“0”和“1”來(lái)表示。0=>正；1=>負(fù)

真值：帶有正負(fù)的二進(jìn)制數(shù)字表達(dá)

機(jī)器數(shù)：真值的機(jī)器表示

計(jì)算碼值。前提：已知真值

以8進(jìn)制為例，不同碼對(duì)應(yīng)的真值范圍

• 移碼

已知真值，求其移碼

移碼 = 真值 + 2^n(真值位數(shù)) 最高位為正負(fù)位

注：二進(jìn)制的加減法

2.數(shù)的定點(diǎn)、浮點(diǎn)表示

2.1定點(diǎn)表示

2.2浮點(diǎn)表示

N = S * r^j

S:是尾數(shù)(可正可負(fù)，首位非零)

j:為階數(shù)(可正可負(fù))

r:為基數(shù)(2、4、8、16進(jìn)制)

eg:N = 11.0101 =>0.110101 * 2^10（二進(jìn)制）

2.2.1此為浮點(diǎn)位的表示形式

2.2.2 定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的比較

3.定點(diǎn)運(yùn)算

3.1移位

小數(shù)點(diǎn)不動(dòng)，左移，絕對(duì)值增大；反之減小

• 移位規(guī)則

符號(hào)位不變 +

3.2加減運(yùn)算

全部換成補(bǔ)碼進(jìn)行 +運(yùn)算

注：超出的位丟掉，所得的結(jié)果為補(bǔ)碼(要還原)

• 溢出判斷

一個(gè)符號(hào)位：正正 ->負(fù)或是負(fù)負(fù)->正為溢出；若有進(jìn)位，則與原操作 數(shù)符號(hào)對(duì)比，相同，未溢出，反之，溢出

兩個(gè)符號(hào)位：10/01為溢出，最高位為正真的符號(hào)位

4.浮點(diǎn)四則運(yùn)算

4.1加減運(yùn)算

• 對(duì)階(小階向大階對(duì)齊)

先寫出要運(yùn)算的數(shù)的計(jì)算機(jī)補(bǔ)碼表示

再求階差

結(jié)果為負(fù)且等于(注意結(jié)果是補(bǔ)碼)-2，說(shuō)明y的階大于x的階，x->y對(duì)齊：尾數(shù)向右移動(dòng)兩位，x的階要增大2

• 尾數(shù)求和

直接相加即可

• 規(guī)格化

左規(guī)：將結(jié)果00.0xxx => 00.1xxx

? 將結(jié)果11.1xxx => 11.0xxx

? 尾數(shù)向左移動(dòng)，階數(shù)減小

右規(guī)：將結(jié)果01.xxx ->00.1xxx

? 將結(jié)果10.xxx ->11.0xxx

? 尾數(shù)向右移動(dòng)，階數(shù)減大

• 舍入

“0”舍“1”入，尾數(shù)右移時(shí)，同”四舍五入“

”恒置1“法，尾數(shù)右移時(shí)，最右位恒為1

• 溢出判斷

根據(jù)階碼來(lái)判斷