计算机组成原理:浮点数表示及运算(方案).ppt
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《计算机组成原理》ppt课件目录•计算机系统概述•数字逻辑基础•计算机各部件的功能和组成•指令系统•CPU的结构和功能•存储器的层次结构•计算机组成原理的应用和发展01计算机系统概述Part计算机的发展历程第一代计算机(1946-1957)电子管时代,采用电子管作为基本元件,体积大、功耗高、可靠性差。
第二代计算机(1958-1964)晶体管时代,采用晶体管作为基本元件,体积减小、功耗降低、可靠性提高。
第三代计算机(1965-1970)集成电路时代,采用中小规模集成电路,使得计算机体积更小、功耗更低、可靠性更高。
第四代计算机(1971年至今)大规模和超大规模集成电路时代,计算机性能得到极大提升,应用领域不断扩展。
计算机系统的层次结构微程序机器级微指令由硬件直接执行,微程序由微指令构成,用于描述机器指令。
高级语言级用高级语言编写程序,通过编译或解释程序翻译成机器语言程序或汇编语言程序。
传统机器级用微程序解释机器指令系统,提供传统机器级虚拟机器。
汇编语言级用汇编语言编写程序,通过汇编程序翻译成机器语言程序。
操作系统级通过系统调用实现操作系统功能,提供扩展机器。
计算机的性能指标机器字长指CPU一次能处理数据的位数,通常与CPU的寄存器位数有关。
字长越长,数的表示范围越大,精度也越高。
存储容量包括主存容量和辅存容量。
主存容量通常以字节为单位,辅存容量通常以位为单位。
存储容量越大,系统能存储的信息就越多。
运算速度用每秒钟所能执行的指令条数来表示,单位通常用MIPS(百万条指令/秒)。
运算速度越快,系统处理任务的能力越强。
02数字逻辑基础Part数制与编码数制的基本概念介绍二进制、十进制、十六进制等数制的基本概念及转换方法。
编码方式详细阐述原码、反码、补码等编码方式及其在计算机中的应用。
数的定点与浮点表示解释定点数与浮点数的表示方法,包括整数和实数的表示。
1 2 3引入逻辑变量和逻辑函数的概念,为后续的逻辑运算打下基础。
计算机组成原理浮点数运算
在计算机组成原理中,浮点数的运算涉及到数值的表示、加减运算等多个方面。
以下是浮点数运算的基本过程:
1. 对阶:在进行浮点数运算时,需要先对参与运算的浮点数的阶码进行对齐,即比较两个阶码的大小,将阶码较小的数向右移动,使得两个数的阶码相等。
2. 尾数运算:对阶完成后,进行尾数的加减运算。
尾数通常使用补码表示,加减运算规则与定点数的补码加减运算规则相同。
3. 结果格式化:根据尾数运算结果的符号和数值大小,确定最终结果的格式。
如果尾数的结果为正,则结果的格式与源码相同;如果尾数的结果为负,则结果的格式与补码相同。
浮点数的范围和精度由阶码和尾数的位数决定。
阶码的位数能够决定数的范围,尾数的位数决定数的有效精度。
在实际应用中,需要根据具体需求选择合适的浮点数表示方式和运算方法。