【正文】 組成原理 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 ( 2021 2021 年度第 2 學(xué)期 ) 計(jì)算機(jī)組成原理算法實(shí)現(xiàn)（ 二 ） 專業(yè) 學(xué)生姓名 班級 學(xué)號 指導(dǎo)教師 完成日期 組成原理課程設(shè)計(jì) 目 錄 1 設(shè)計(jì)目的 ................................................................. 1 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ................................................................. 1 3 實(shí)現(xiàn)方法 ................................................................. 1 系統(tǒng)目標(biāo) ....................................................... 1 主體功能 ....................................................... 3 開發(fā)環(huán)境 ....................................................... 3 4 小 結(jié) ................................................................ 10 附 錄 .................................................................. 11 附錄 1 源程序清單 .......................................................... 11 組成原理課程設(shè)計(jì) 1 計(jì)算機(jī)組成原理算法實(shí)現(xiàn)（ 一 ） 1 設(shè)計(jì)目的 本課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程教學(xué)大綱規(guī)定的全部內(nèi)容、完成所有實(shí)踐環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，旨在深化學(xué)生學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)組成原理課程基本知識，進(jìn)一步領(lǐng)會計(jì)算機(jī)組成原理的一些算法，并進(jìn)行具體實(shí)現(xiàn)，提高分析問題、解決問題的綜合應(yīng)用能力。 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 計(jì)算機(jī)組成原理算法實(shí)現(xiàn)（ 二 ）： 能夠?qū)崿F(xiàn)定點(diǎn)小數(shù) 的機(jī)器數(shù)表示、定點(diǎn) 小數(shù)的變形補(bǔ)碼加減運(yùn)算、定點(diǎn) 小數(shù) 的原碼乘法運(yùn)算和浮點(diǎn)數(shù)的加減運(yùn) 算。 3 實(shí)現(xiàn)方法 系統(tǒng)目標(biāo) （ 1）系統(tǒng)進(jìn)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(cuò)誤時(shí)要給出重新輸入口令的提示，三次口令輸入錯(cuò)誤應(yīng)該禁止使用。 （ 2）從主界面中點(diǎn)擊相應(yīng)的菜單可以進(jìn)入對應(yīng)的算法演示界面。 （ 3）實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)小數(shù)的機(jī)器數(shù)表示，對于正數(shù)的定點(diǎn)小數(shù)，它的原碼、補(bǔ)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(fù)數(shù)的原碼為最高符號位為一，數(shù)值位保持不變；補(bǔ)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(gè)不為零的數(shù)后（包括第一個(gè)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(gè)不為零的數(shù)后（包括第一個(gè)不為零的數(shù)）的所有數(shù)按位取反（不包括符號位）。 （ 4）定點(diǎn)小數(shù)變形補(bǔ)碼加減運(yùn)算算法：首先獲取兩個(gè)數(shù)的變形補(bǔ)碼，獲取補(bǔ)碼的原則是：首先判斷是正數(shù)還是負(fù)數(shù)，如果是正數(shù)，則將“ +”號去掉，然后將第一個(gè)“ 0”變成“ 00”；如果是負(fù)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(gè)不為零的數(shù)后（包括第一個(gè)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(yùn)算計(jì)算兩個(gè)數(shù)的值，如果是減法也轉(zhuǎn)換成加法做。 （ 5 ）定點(diǎn)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(diǎn)后面的第一位為兩個(gè)數(shù)的符號運(yùn)算。乘數(shù)以及被乘數(shù)轉(zhuǎn)化為原碼形式正數(shù)直接操作，負(fù)數(shù)第一個(gè)由零變?yōu)?1 。浮點(diǎn)加減法根據(jù)階碼相同階碼則后面的尾數(shù)做加減運(yùn)算，階碼不相同先把階碼轉(zhuǎn)化為相同的階碼，同時(shí)改變的尾數(shù)做加減法運(yùn)算。按每一個(gè)界面的返回的時(shí)候就會轉(zhuǎn)變?yōu)殚_始的界面。 組成原理課程設(shè)計(jì) 2 （ 6）浮點(diǎn)數(shù)的加減運(yùn)算：首先將兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)用變形補(bǔ)碼表示。然后進(jìn)行對階運(yùn)算，若兩數(shù)的階 碼相同，則可直接對兩數(shù)的尾數(shù)進(jìn)行加減運(yùn)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(diǎn)數(shù)的尾數(shù)進(jìn)行移位處理。再將兩個(gè)數(shù)的尾數(shù)進(jìn)行求和，并進(jìn)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(diǎn)后的第一位也是 1，則將尾數(shù)左移，直到小數(shù)點(diǎn)后的第一個(gè)數(shù)為 0；如果符號位是 00并且小數(shù)點(diǎn)后的第一個(gè)數(shù)是 0，則進(jìn)行左移處理，直到小數(shù)點(diǎn)后的第一個(gè)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(jìn)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(diǎn)小數(shù)的 機(jī)器表示 定點(diǎn)小數(shù) 的 變形補(bǔ)碼加減運(yùn)算 定點(diǎn)小數(shù)的原碼乘法運(yùn)算 浮點(diǎn)數(shù)的加減運(yùn)算 正確 退出 密碼 連續(xù) 輸入錯(cuò)誤三次 密碼連續(xù)輸入 錯(cuò)誤三次以內(nèi) 重新輸入 錯(cuò)誤 組成原理課程設(shè)計(jì) 3 主體功能 1）詳細(xì)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)表示方法： 計(jì)算機(jī)中常用的數(shù)據(jù)表示格式有兩種，一是定點(diǎn)格式，二是浮點(diǎn)格式。 （ 1)定點(diǎn)表示：約定機(jī)器中所有數(shù)據(jù)的小數(shù)點(diǎn)位置是固定的。由于約定在固定的位置，所以小數(shù)點(diǎn)就不再使用記號“ .”來表示。 （ 2）浮點(diǎn)表示：定點(diǎn)數(shù)表示的數(shù)的范圍有限，為了擴(kuò)展數(shù)的表示范圍，按照科學(xué)記數(shù)法表示數(shù)據(jù)的方式，任何一個(gè)二進(jìn)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(gè)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(gè)整數(shù)，決定數(shù)據(jù)的表示范圍 數(shù)的機(jī)器碼表 示： 一般書寫所表示的數(shù)據(jù)稱為真值，在計(jì)算機(jī)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(yīng)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(jī)器碼。常用的機(jī)器碼有原碼、反碼、補(bǔ)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(fù)數(shù)。 （ 2）反碼：正數(shù)的反碼等于原碼，負(fù)數(shù)的反碼等于除符號位外其余二進(jìn)制數(shù)碼 0 變成 1， 1 變成 0。 正數(shù)： [x]反 = [x]原 = x 負(fù)數(shù)： 符號位不變，其余變反 （ 3）補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼等于原碼，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼等于反碼加 1。 正數(shù)： [x