《計(jì)算機(jī)組成原理》課程設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

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計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告專(zhuān)業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)生姓名秦霞班級(jí)B計(jì)073學(xué)號(hào)0710604317指導(dǎo)教師張靜林完成日期2010年9月鹽城工學(xué)院信息學(xué)院目 錄一、課程設(shè)計(jì)的目的2二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容21題目：22功能：23實(shí)現(xiàn)步驟：2三、主要技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)2四、設(shè)計(jì)小結(jié)2五、參考文獻(xiàn)2一、課程設(shè)計(jì)的目的本課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程教學(xué)大綱規(guī)定的全部?jī)?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(shí)，進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)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(wèn)題、解決問(wèn)題的綜合應(yīng)用能力。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容1題目：計(jì)算機(jī)組成原理算法實(shí)現(xiàn)（三）2功能：課題能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯運(yùn)算（邏輯非、邏輯加、邏輯乘、邏輯異）、定點(diǎn)整數(shù)的單符號(hào)位補(bǔ)碼加減運(yùn)算、定點(diǎn)整數(shù)的原碼一位乘法運(yùn)算和浮點(diǎn)數(shù)的加減運(yùn)算。3實(shí)現(xiàn)步驟：（1）系統(tǒng)進(jìn)入（主）窗體的設(shè)計(jì)：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）選擇主窗體中“邏輯運(yùn)算”時(shí)進(jìn)入下圖所示的窗體：在上面的窗體中按“輸入”按扭時(shí)，將輸入焦點(diǎn)設(shè)置為最上面的一個(gè)文本框上。依次輸入兩個(gè)（或一個(gè)）二進(jìn)制數(shù)（如11001100或00111010）后，按“邏輯非”、“邏輯加”、“邏輯乘”或“邏輯異”按扭中的任一個(gè)后，將在第三個(gè)文本框中顯示對(duì)應(yīng)操作的結(jié)果。選擇“返回”按扭時(shí)回到主窗體。（3）進(jìn)行定點(diǎn)整數(shù)單符號(hào)位補(bǔ)碼加減法的實(shí)現(xiàn)時(shí)都是在主窗體選擇對(duì)應(yīng)的菜單項(xiàng)后進(jìn)入對(duì)應(yīng)窗體再進(jìn)行具體操作。操作時(shí)首先選擇“輸入”按扭輸入?yún)⑴c運(yùn)算的數(shù)據(jù)，然后再選操作按扭。各自窗體的參考圖如下所示：在第一個(gè)數(shù)中輸入+11001100在第二個(gè)數(shù)中輸入-01011100點(diǎn)擊加法按鈕和減法按鈕可得加法結(jié)果和減法結(jié)果進(jìn)行定點(diǎn)整數(shù)定點(diǎn)整數(shù)原碼乘法的實(shí)現(xiàn)時(shí)都是在主窗體選擇對(duì)應(yīng)的菜單項(xiàng)后進(jìn)入對(duì)應(yīng)窗體再進(jìn)行具體操作。操作時(shí)首先選擇“輸入”按扭輸入?yún)⑴c運(yùn)算的數(shù)據(jù)，然后再選操作按扭。各自窗體的參考圖如下所示：進(jìn)行定點(diǎn)整數(shù)單符號(hào)位補(bǔ)碼加減法、定點(diǎn)整數(shù)原碼乘法、浮點(diǎn)加減法的實(shí)現(xiàn)時(shí)都是在主窗體選擇對(duì)應(yīng)的菜單項(xiàng)后進(jìn)入對(duì)應(yīng)窗體再進(jìn)行具體操作。操作時(shí)首先選擇“輸入”按扭輸入?yún)⑴c運(yùn)算的數(shù)據(jù)，然后再選操作按扭。各自窗體的參考圖如下所示：如需幫助，可按幫助按鈕，得到以下窗口：三、主要技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)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(hào)“.”來(lái)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：NM*2eM ：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(chēng)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(shū)寫(xiě)所表示的數(shù)據(jù)稱(chēng)為真值，在計(jì)算機(jī)中為了表示符號(hào)位，通常把符號(hào)位和數(shù)字位一起編碼來(lái)表示相應(yīng)的數(shù)，形成了各種數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和表示方法，這些編碼稱(chēng)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(duì)值，最高位表示符號(hào)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(hào)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(hào)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補(bǔ)= x原 負(fù)數(shù)： x補(bǔ)= x反 +1定點(diǎn)加、減法運(yùn)算：結(jié)論：任何兩數(shù)的補(bǔ)碼只和等于兩數(shù)只和的補(bǔ)碼v 補(bǔ)碼加法 基本公式： x補(bǔ) + y補(bǔ) = x+y補(bǔ) v 補(bǔ)碼減法 基本公式： x補(bǔ) - y補(bǔ)x補(bǔ) + -y補(bǔ) 當(dāng)負(fù)數(shù)用補(bǔ)碼表示后，符號(hào)位作為數(shù)據(jù)的一部分一起參加運(yùn)算，運(yùn)算器不用考慮參加加法運(yùn)算的操作數(shù)的正負(fù)以及結(jié)果的正負(fù)，任意數(shù)的加法就可以化作正數(shù)加法來(lái)作。v 溢出：在定點(diǎn)數(shù)機(jī)器中,數(shù)的大小超出了定點(diǎn)數(shù)能表示的范圍，叫溢出。（1）在定點(diǎn)小數(shù)機(jī)中數(shù)的表示范圍是-1x1，如果運(yùn)算過(guò)程中出現(xiàn)了大于1或者小于1的情況。（2）在定點(diǎn)整數(shù)機(jī)（8位）中數(shù)的表示范圍是-128x127，如果運(yùn)算過(guò)程中出現(xiàn)了大于127或者小于128的情況。雙符號(hào)位法：將符號(hào)位擴(kuò)展為2位，具體說(shuō)就是對(duì)于正數(shù)兩個(gè)符號(hào)位是“00”，對(duì)于負(fù)數(shù)兩個(gè)符號(hào)位是“11”。兩個(gè)符號(hào)位都看作數(shù)碼一樣參加運(yùn)算。兩個(gè)數(shù)相加后，其結(jié)果的符號(hào)位出現(xiàn)“01”或“10”兩種組合時(shí),表示發(fā)生溢出。 符號(hào)位“01”，上溢出 符號(hào)位“10”，下溢出 符號(hào)位“00”或者“11”，未溢出 從補(bǔ)求補(bǔ)的法則是： 對(duì)補(bǔ)“包括符號(hào)位求反且最末位加1”,即可得到補(bǔ)定點(diǎn)乘法運(yùn)算 ：在定點(diǎn)計(jì)算機(jī)中,兩個(gè)原碼表示的數(shù)相乘的運(yùn)算規(guī)則是:乘積的符號(hào)位由兩數(shù)的符號(hào)位按異或運(yùn)算得到,而乘積的數(shù)值部分則是兩個(gè)正數(shù)相乘之積。設(shè)n位被乘數(shù)和乘數(shù)用定點(diǎn)小數(shù)表示(定點(diǎn)整數(shù)也同樣適用)被乘數(shù) 原f .n110 乘數(shù) 原f .n110 則乘積 原(ff)(0.n110)(0.n110) 式中,f為被乘數(shù)符號(hào),f為乘數(shù)符號(hào)。 機(jī)器算法： 機(jī)器中一種方法是多次采用”加法移位“的方法來(lái)完成，稱(chēng)為串行乘法器，它的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是速度慢，目前廣泛使用的是流水式陣列乘法器，稱(chēng)為并行乘法器。無(wú)符號(hào)數(shù)m乘以n會(huì)產(chǎn)生m*n個(gè)位積，出現(xiàn)m+n個(gè)列和，并行乘法器的關(guān)鍵是快速產(chǎn)生m*n個(gè)位積，對(duì)位積進(jìn)行相加運(yùn)算產(chǎn)生m+n個(gè)列和。第一步：位積的產(chǎn)生觀察乘法運(yùn)算：0*00，0*10，1*00，1*11 相當(dāng)于：ab所以m*n個(gè)位積可以由m*n個(gè)與門(mén)并行產(chǎn)生。第二步：列和的產(chǎn)生：利用全加器浮點(diǎn)數(shù)的加減法運(yùn)算： 浮點(diǎn)數(shù)的加減法運(yùn)算分為六個(gè)步驟：（1）0操作數(shù)檢查 浮點(diǎn)加減運(yùn)算過(guò)程比定點(diǎn)運(yùn)算過(guò)程復(fù)雜。如果判知兩個(gè)操作數(shù)或中有一個(gè)數(shù)為0,即可得知運(yùn)算結(jié)果而沒(méi)有必要再進(jìn)行后續(xù)的一系列操作以節(jié)省運(yùn)算時(shí)間。0操作數(shù)檢查步驟則用來(lái)完成這一功能。 參加加法運(yùn)算的數(shù)據(jù)都是非零，進(jìn)入下一步。（2）比較價(jià)碼大小并完成對(duì)階 為了便于直觀理解,假設(shè)兩數(shù)均以補(bǔ)碼表示,階碼采用雙符號(hào)位,尾數(shù)采用單符號(hào)位。 兩浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行加減，首先要看兩數(shù)的階碼是否相同，若二數(shù)階碼不同，表示小數(shù)點(diǎn)位置沒(méi)有對(duì)齊，此時(shí)必須使二數(shù)階碼相同，這個(gè)過(guò)程叫作對(duì)階。對(duì)階操作規(guī)定使尾數(shù)右移，尾數(shù)右移后階碼作相應(yīng)增加，因此對(duì)階時(shí),總是使小階向大階看齊。（3）尾數(shù)進(jìn)行加減運(yùn)算 對(duì)階結(jié)束后，即可進(jìn)行尾數(shù)的求和運(yùn)算。不論加法運(yùn)算還是減法運(yùn)算，都按加法進(jìn)行操作(減法利用補(bǔ)碼減法轉(zhuǎn)換成補(bǔ)碼的加法來(lái)做)，其方法與定點(diǎn)加減法運(yùn)算完全一樣。 （4）結(jié)果規(guī)格化 a. 采用雙符號(hào)位表示尾數(shù)時(shí)，如果兩符號(hào)位為01或10時(shí)，應(yīng)將結(jié)果尾數(shù)右移一位，階碼加1（叫“右規(guī)”）。 b. 如果尾數(shù)最高數(shù)值位與符號(hào)位相同，應(yīng)將尾數(shù)左移，階碼減，直至數(shù)值位最高位與符號(hào)位相反（叫“左規(guī)”）。（5）舍入運(yùn)算 在對(duì)階向右規(guī)格化，尾數(shù)向右移位，這樣被右移的尾數(shù)的低位部分會(huì)被丟掉，從而造成一定誤差，要進(jìn)行舍入處理。簡(jiǎn)單的舍入方法有兩種：一種是“0舍1入”法，即如果右移時(shí)被丟掉數(shù)位的最高位為0則舍去，為1則將尾數(shù)的末位做加加1運(yùn)算。另一種是“恒置1”法，即只要數(shù)位被移掉，就在尾數(shù)的末尾恒置1。（6）判斷結(jié)果是否溢出 階碼為00 011，階碼的符號(hào)位為00，根據(jù)補(bǔ)碼的雙符號(hào)檢測(cè)溢出的方法確定階碼不溢出。登陸窗口流程圖邏輯運(yùn)算流程圖定點(diǎn)整數(shù)單符號(hào)位補(bǔ)碼加減法流程圖定點(diǎn)整數(shù)的原碼乘法窗體流程圖四、設(shè)計(jì)小結(jié)通過(guò)為期一周的計(jì)算機(jī)組成原理課程設(shè)計(jì)，我真的很珍惜這次機(jī)會(huì)，這可能是我們大學(xué)生涯的最后一次了，現(xiàn)在的我們面臨就業(yè)的危機(jī)，這一次的練習(xí)可以算是我們步入社會(huì)的一次練筆，也希望好好利用這次機(jī)會(huì)。通過(guò)一周的課程設(shè)計(jì)對(duì)計(jì)算機(jī)組成原理中的知識(shí)有了全新的認(rèn)識(shí)。以前只是一味的學(xué)習(xí)課本只是，基本上都沒(méi)有什么時(shí)間，好好的鍛煉一下學(xué)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)，沒(méi)有將知識(shí)充分的利用到實(shí)踐生活中，而這次課程設(shè)計(jì)充分的給了我這個(gè)機(jī)會(huì)，所以我一定會(huì)好好利用這次機(jī)會(huì)，充分的鍛煉自己，為以后步入工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本次課程設(shè)計(jì)我使用的是NetBeans用JAVA語(yǔ)言編寫(xiě),通過(guò)對(duì)這些工具的使用，我深深體會(huì)到計(jì)算機(jī)組成原理并不只是書(shū)本上的一些知識(shí)，上機(jī)實(shí)踐對(duì)于這門(mén)科目來(lái)說(shuō)真的很重要。平常簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的一個(gè)運(yùn)算，也許自己通過(guò)加加減減就能得出結(jié)果，通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)其中集合了很多我們平時(shí)忽略的知識(shí)，讓我再一次好好的復(fù)習(xí)了一下書(shū)本知識(shí)點(diǎn)，對(duì)于自己不會(huì)的知識(shí)點(diǎn)，我也充分的利用了網(wǎng)絡(luò)的方便快捷，也為這次課程設(shè)計(jì)節(jié)省下了許多寶貴的時(shí)間。所以，通過(guò)這次實(shí)踐，把書(shū)中很多知識(shí)鞏固了下，加深印象！，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我確實(shí)收益頗多！總之，這次課程設(shè)計(jì)使我在動(dòng)手能力上有了很大的提高，也許這是畢業(yè)設(shè)計(jì)之前最好的一次鍛煉動(dòng)手能力的機(jī)會(huì)，也可能是最后一次。我認(rèn)為這次課程設(shè)計(jì)是畢業(yè)設(shè)計(jì)的前奏，不過(guò)我想我已經(jīng)成功的抓住了這次機(jī)會(huì)并很好的把握住了這個(gè)前奏。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我也了解到了集體的力量，大家一起討論的情景，讓我很是感動(dòng)。體會(huì)到了大家一起學(xué)習(xí)的熱情，還有謝謝老師的耐心指導(dǎo)。在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中，要相互學(xué)習(xí)，努力上進(jìn)，爭(zhēng)取得到更大的進(jìn)步。當(dāng)然以后也要好好抓住這種可以好好鍛煉的機(jī)會(huì)，好好磨練自己，從實(shí)踐中得到知識(shí)，升華自己！五、參考文獻(xiàn)1 王愛(ài)英.計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu). 北京：清華大學(xué)出版社，20012 啟東計(jì)算機(jī)公司.CCT-IV計(jì)算機(jī)組成原理，3 白中英，計(jì)算機(jī)組成原理，科學(xué)技術(shù)出版社蔣本珊，計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，北京航空航天大學(xué)出版社