计算机组成原理实验报告.doc

PAGE \* MERGEFORMAT 5 计算机组成原理课程设计说明书 计算机组成原理算法实现（二） 1 课程设计目的 本课程设计是在学完本课程教学大纲规定的全部内容、完成所有实践环节的基础上，旨在深化学生学习的计算机组成原理课程基本知识，进一步领会计算机组成原理的一些算法，并进行具体实现，提高分析问题、解决问题的综合应用能力。 2 课程设计内容与要求 课题②能够实现定点小数的机器数表示、定点小数的变形补码加减运算、定点小数的原码一位乘法运算和浮点数的加减运算。 3 功能模块详细设计 3.1 程序执行流程图 本程序含有以下几个功能模块，分别能够实现如设计内容所设计的功能。共有5个类, 系统流程图如图3-1所示： 开 开 始 判断口令 选择 定点小数单符号位转换 定点小数的单符号位补码加减运算 定点小数的原码乘法 浮点数加减法 重新输入=3次 是否正确 图3-1 系统流程图 3.2 各个类的功能 (1)Xiangmu.java 该java文件为整个程序的主类。 (2)Ddjs.java 实现定点小数的机器数表示，对于正数的定点小数，它的原码、补码、反码为它本身；移码为最高符号位变为1，其他位保持不变。对于负数的原码为最高符号位为一，数值位保持不变；补码为从低位向高位找，直到找到第一不为零的位置将第一个不为零的数后（包括第一个不为零的数）的所有数按位取反（包括符号位）；反码为符号位为1，数值位按位取反；移码为符号位为0，然后从低位向高位找，直到找到第一不为零的位置将第一个不为零的数后（包括第一个不为零的数）的所有数按位取反（不包括符号位）。 (3)Bmjj.java 定点小数变形补码加减运算算法：首先获取两个数的变形补码，获取补码的原则是：首先判断是正数还是负数，如果是正数，则将“+”号去掉，然后将第一个“0”变成“00”；如果是负数，则将“-号去掉,然后从低位向高位找，直到找到第一不为零的位置将第一个不为零的数后（包括第一个不为零的数）的所有数按位取反（包括符号位）。然后在通过按位加运算计算两个数的值，如果是减法也转换成加法做。 (4)Ymcf.java 定点原码乘法：乘数的每一位分别跟被乘数的每一位相乘001*1=1,1*0||0*1||0*0=0，其中小数点后面的第一位为两个数的符号运算。乘数以及被乘数转化为原码形式正数直接操作，负数第一个由零变为1 。浮点加减法根据阶码相同阶码则后面的尾数做加减运算，阶码不相同先把阶码转化为相同的阶码，同时改变的尾数做加减法运算。按每一个界面的返回的时候就会转变为开始的界面。 (5)Fdjj.java 浮点数的加减运算：首先将两个浮点数用变形补码表示。然后进行对阶运算，若两数的阶码相同，则可直接对两数的尾数进行加减运算，否则必须先使两数的阶码相同，原则是将阶码小的向阶码大的看起，再对阶码小的浮点数的尾数进行移位处理。再将两个数的尾数进行求和，并进行规格化处理，规格化处理的原则是：如果符号位是11并且小数点后的第一位也是1，则将尾数左移，直到小数点后的第一个数为0；如果符号位是00并且小数点后的第一个数是0，则进行左移处理，直到小数点后的第一个数为1；如果符号位是10或01，则将尾数右移一位。最后进行舍入处理且判断溢出。 3.3 算法实现 数据表示方法： 计算机中常用的数据表示格式有两种，一是定点格式，二是浮点格式。 (1)定点表示：约定机器中所有数据的小数点位置是固定的。由于约定在固定的位置，所以小数点就不再使用记号“.”来表示。 (2)浮点表示：定点数表示的数的范围有限，为了扩展数的表示范围，按照科学记数法表示数据的方式，任何一个二进制数N都可以表示成如下的格式： N＝M*2e M ：尾数，是一个纯小数，决定数据的表示精度 e ：指数，又称为阶码，是一个整数，决定数据的表示范围 数的机器码表示： 一般书写所表示的数据称为真值，在计算机中为了表示符号位，通常把符号位和数字位一起编码来表示相应的数，形成了各种数据的存储和表示方法，这些编码称为机器码。常用的机器码有原码、反码、补码和移码。 (1)原码：原码的数值部分是该数的绝对值，最高位表示符号位，最高位为0是正数，最高位为1是负数。 (2)反码：正数的反码等于原码，负数的反码等于除符号位外其余二进制数码0变成1，1变成0。 正数： [x]反 = [x]原 = x 负数： 符号位不变，其余变反 (3)补码：正数的补码等于原码，负数的补码等于反码加1。 正数： [x]补= [x]原 负数： [x]补= [x]反 +1 定点加、减法运算： 结论：任何两数的补码之和等于两数之和的补码 补码加法 基本公式： [x]补 + [y]补 = [x+y]补 补