1、 计 算 机 组 成 原 理 课 程 设 计 报 告计算机组成原理算法实现（二）专业 计算机科学与技术学生姓名 吴文琴班级 B 计算机 083学号 0810704326完成日期 2011 年 9 月目 录1 设计目的 .32 设计内容与要求 .32.1 题目 .32.2 功能 .32.3 算法原理 .33 主要技术指标及特点 .43.1 登录窗体 .43.2 操作界面 .63.3 定点小数机器表示窗口界面 .73.5 定点小数的原码乘法界面 .93.6 浮点数加减运算界面 .103.7 帮助界面 .134 设计小结 .13参考文献 .1331 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
2、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 设计内容与要求2.1 题目计算机组成原理算法实现（二） 2.2 功能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。2.3 算法原理数的机器码表示：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
3、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 4 补码减法基本公式： x补 - y补x补 + -y补当负数用补码表示后，符号位作为数据的一部分一起参加运算，运算器不用考虑参加加法运算的操作数的正负以及结果
4、的正负，任意数的加法就可以化作正数加法来实现。定点乘法运算 ：在定点计算机中,两个原码表示的数相乘的运算规则是:乘积的符号位由两数的符号位按异或运算得到,而乘积的数值部分则是两个正数相乘之积。设 n 位被乘数和乘数用定点小数表示(定点整数也同样适用) 被乘数 原 f . n 1 1 0乘数 原 f . n 1 1 0则乘积 原( f f)(0. n 1 1 0)(0. n 1 1 0) 浮点数的加减法运算： 浮点数的加减法运算分为六个步骤：（1）0 操作数检查浮点加减运算过程比定点运算过程复杂。如果判知两个操作数 或 中有一个数为 0,即可得知运算结果而没有必要再进行后续的一系列操作以节省运算
5、时间。0 操作数检查步骤则用来完成这一功能。参加加法运算的数据都是非零，进入下一步。（2）比较价码大小并完成对阶为了便于直观理解,假设两数均以补码表示,阶码采用双符号位,尾数采用单符号位。 两浮点数进行加减，首先要看两数的阶码是否相同，若二数阶码不同，表示小数点位置没有对齐，此时必须使两个数阶码相同，这个过程叫作对阶。（3）尾数进行加减运算对阶结束后，即可进行尾数的求和运算。不论加法运算还是减法运算，都按加法进行操作(减法利用补码减法转换成补码的加法来做)，其方法与定点加减法运算完全一样。3 主要技术指标及特点针 对 题 目 的 各 个 功 能 要 求 ， 本 人 将 程 序 分 为 一 个
6、主 模 块 ZuCheng 和六个子 模 块 分 别 为 Password、 Show、 Form3、 Form4、 Form5、 Help。 显 然 这 是 一个 典 型 的 使 用 模 块 化 结 构 的 程 序 。 所 有 独 立 功 能 的 部 分 都 采 用 子 模 块 结 构 ， 因 为模 块 化 设 计 使 人 一 目 了 然 。53.1 登录窗体口令输入错误时给出重新输入口令的提示三次口令输入错误被禁止使用Password 模块流程图63.2 操作界面通过 ZuCheng 主模块，调用 Show、 Form3、 Form4、 Form5、 Help 子 模 块 。 当选择对应子
7、模块的按钮就可以调用各个子模块，而各子模块之间是相互独立的，下面用开 始是 否 退 出密 码 是 否 正 确进 入 操 作 菜 单是 否 已 输 入 三 次结 束输 入 密 码密 码 被 禁 用否 是是 是 是否7模块图来表示程 序 模 块 间 的 调 用 关 系 ：(箭 头 起 始 处 模 块 调 用 箭 头 指 向 处 模 块 )3.3 定点小数机器表示窗口界面在上面的窗体中按“输入”按扭时，将输入焦点设置为最上面的一个文本框上。输入一个带符号的二进制定点小数（如+0.11010 或-0.010101）后，按“原码” 、 “反码” 、“补码”或“移码”按扭中的任一个后，将在第二个文本框中显
8、示对应的机器数，同时要求将第二个标签中“原码”字样改成对应的编码字样。选择“返回”按扭时回到主窗体。比如，用户输入-0.010101，执行相应的操作会出现相应的结果，如下列各图表示原码表示： 反码表示：PaswordHelpForam3Form3ZuCheng Form4Show8补码表示： 移码表示：小数变形补码加减运算界面在此窗口用户需要输入两个定点小数来参加运算，同上面一样，用户必需点击输入按钮，才能激活输入框。输入完毕，用户点击各个按钮，则会出现相应的结果，比如，用户输入-0.11010 和+0.01101，执行相应的操作会出现相应的结果，如下图表示9Form3 模块流程图3.5 定点
9、小数的原码乘法界面在此界面用户必需要输入乘数和被乘数后执行乘法操作，输入前，用户必需要点击输入按钮才能接获输入框，如输入乘数为+0.1000，被乘数为+0.1101，执行相应的操作得出相应的结果，如下图开 始选 择 “输 入 ”输 入 第 一 个 数输 入 第 二 个 数选 择 “加 法 ”选 择 减 法是 否 退 出显 示 加 法 结 果结 束输 入 焦 点 设 置 为 第的 一 个 文 本 框 上调 用 ad1（ ） 方 法 两 数 相 加 显 示 减 法 结 果调 用 work1（ ） 和 work2（ ） 方法 分 别 获 得 两 个 数 的 补 码 调 用 work1（ ） 和 work3（ ）方 法 分 别 获 得 第 一 个 数 的 补码 和 第 二 个 数 负 数 的 补 码调 用 ad1（ ） 方 法 两 数 相 加是是是 否否是是否否10Form4 模块流程图 开 始选 择 “输 入 ”输 入 被 乘 数输 入 乘 数选 择 “乘 法 ”是 否 退 出结 束输 入 焦 点 设 置 为 第的 一 个 文 本 框 上 显 示 乘 法 结 果调 用 work1（ ） 和 work2（ ） 方 法分 别 将 两 个 数 转 化 为 原 码 形 式调 用 mul（ ） 方 法 两 数 相 乘是 是否否否是
