【正文】 組成原理 課程設計報告 ( 2021 2021 年度第 2 學期 ) 計算機組成原理算法實現(xiàn)（ 二 ） 專業(yè) 學生姓名 班級 學號 指導教師 完成日期 組成原理課程設計 目 錄 1 設計目的 ................................................................. 1 2 設計內容 ................................................................. 1 3 實現(xiàn)方法 ................................................................. 1 系統(tǒng)目標 ....................................................... 1 主體功能 ....................................................... 3 開發(fā)環(huán)境 ....................................................... 3 4 小 結 ................................................................ 10 附 錄 .................................................................. 11 附錄 1 源程序清單 .......................................................... 11 組成原理課程設計 1 計算機組成原理算法實現(xiàn)（ 一 ） 1 設計目的 本課程設計是在學完本課程教學大綱規(guī)定的全部內容、完成所有實踐環(huán)節(jié)的基礎上，旨在深化學生學習的計算機組成原理課程基本知識，進一步領會計算機組成原理的一些算法，并進行具體實現(xiàn)，提高分析問題、解決問題的綜合應用能力。 2 設計內容 計算機組成原理算法實現(xiàn)（ 二 ）： 能夠實現(xiàn)定點小數(shù) 的機器數(shù)表示、定點 小數(shù)的變形補碼加減運算、定點 小數(shù) 的原碼乘法運算和浮點數(shù)的加減運 算。 3 實現(xiàn)方法 系統(tǒng)目標 （ 1）系統(tǒng)進入主界面后：菜單需要在輸入口令正確后方可激活使用?？诹钶斎脲e誤時要給出重新輸入口令的提示，三次口令輸入錯誤應該禁止使用。 （ 2）從主界面中點擊相應的菜單可以進入對應的算法演示界面。 （ 3）實現(xiàn)定點小數(shù)的機器數(shù)表示，對于正數(shù)的定點小數(shù)，它的原碼、補碼、反碼為它本身；移碼為最高符號位變?yōu)?1，其他位保持不變。對于負數(shù)的原碼為最高符號位為一，數(shù)值位保持不變；補碼為從低位向高位找，直到找到第一不為零的位置將第一個不為零的數(shù)后（包括第一個不為零的數(shù)）的所有數(shù)按位取反（包 括符號位）；反碼為符號位為 1，數(shù)值位按位取反；移碼為符號位為 0，然后從低位向高位找，直到找到第一不為零的位置將第一個不為零的數(shù)后（包括第一個不為零的數(shù)）的所有數(shù)按位取反（不包括符號位）。 （ 4）定點小數(shù)變形補碼加減運算算法：首先獲取兩個數(shù)的變形補碼，獲取補碼的原則是：首先判斷是正數(shù)還是負數(shù)，如果是正數(shù)，則將“ +”號去掉，然后將第一個“ 0”變成“ 00”；如果是負數(shù)，則將“ 號去掉 ,然后從低位向高位找，直到找到第一不為零的位置將第一個不為零的數(shù)后（包括第一個不為零的數(shù)）的所有數(shù)按位取反（包括符號位）。然后在通 過按位加運算計算兩個數(shù)的值，如果是減法也轉換成加法做。 （ 5 ）定點原碼乘法：乘數(shù)的每一位分別跟被乘數(shù)的每一位相乘，1*1=1,1*0||0*1||0*0=0，其中小數(shù)點后面的第一位為兩個數(shù)的符號運算。乘數(shù)以及被乘數(shù)轉化為原碼形式正數(shù)直接操作，負數(shù)第一個由零變?yōu)?1 。浮點加減法根據(jù)階碼相同階碼則后面的尾數(shù)做加減運算，階碼不相同先把階碼轉化為相同的階碼，同時改變的尾數(shù)做加減法運算。按每一個界面的返回的時候就會轉變?yōu)殚_始的界面。 組成原理課程設計 2 （ 6）浮點數(shù)的加減運算：首先將兩個浮點數(shù)用變形補碼表示。然后進行對階運算，若兩數(shù)的階 碼相同，則可直接對兩數(shù)的尾數(shù)進行加減運算，否則必須先使兩數(shù)的階碼相同，原則是將階碼小的向階碼大的看起，再對階碼小的浮點數(shù)的尾數(shù)進行移位處理。再將兩個數(shù)的尾數(shù)進行求和，并進行規(guī)格化處理，規(guī)格化處理的原則是：如果符號位是 11并且小數(shù)點后的第一位也是 1，則將尾數(shù)左移，直到小數(shù)點后的第一個數(shù)為 0；如果符號位是 00并且小數(shù)點后的第一個數(shù)是 0，則進行左移處理，直到小數(shù)點后的第一個數(shù)為 1；如果符號位是 10或 01，則將尾數(shù)右移一位。最后進行舍入處理且判斷溢出。 系統(tǒng)流程圖如下： 開始 密碼正確否 定點小數(shù)的 機器表示 定點小數(shù) 的 變形補碼加減運算 定點小數(shù)的原碼乘法運算 浮點數(shù)的加減運算 正確 退出 密碼 連續(xù) 輸入錯誤三次 密碼連續(xù)輸入 錯誤三次以內 重新輸入 錯誤 組成原理課程設計 3 主體功能 1）詳細設計 數(shù)據(jù)表示方法： 計算機中常用的數(shù)據(jù)表示格式有兩種，一是定點格式，二是浮點格式。 （ 1)定點表示：約定機器中所有數(shù)據(jù)的小數(shù)點位置是固定的。由于約定在固定的位置，所以小數(shù)點就不再使用記號“ .”來表示。 （ 2）浮點表示：定點數(shù)表示的數(shù)的范圍有限，為了擴展數(shù)的表示范圍，按照科學記數(shù)法表示數(shù)據(jù)的方式，任何一個二進制數(shù) N都可以表示成如下的格式： N＝ M*2e M ：尾數(shù)，是一個純小數(shù)，決定數(shù)據(jù)的表示精度 e ：指數(shù)，又稱為階碼，是一個整數(shù)，決定數(shù)據(jù)的表示范圍 數(shù)的機器碼表 示： 一般書寫所表示的數(shù)據(jù)稱為真值，在計算機中為了表示符號位，通常把符號位和數(shù)字位一起編碼來表示相應的數(shù)，形成了各種數(shù)據(jù)的存儲和表示方法，這些編碼稱為機器碼。常用的機器碼有原碼、反碼、補碼和移碼。 （ 1）原碼：原碼的數(shù)值部分是該數(shù)的絕對值，最高位表示符號位，最高位為 0是正數(shù)，最高位為 1是負數(shù)。 （ 2）反碼：正數(shù)的反碼等于原碼，負數(shù)的反碼等于除符號位外其余二進制數(shù)碼 0 變成 1， 1 變成 0。 正數(shù)： [x]反 = [x]原 = x 負數(shù)： 符號位不變，其余變反 （ 3）補碼：正數(shù)的補碼等于原碼，負數(shù)的補碼等于反碼加 1。 正數(shù)： [x