ch2 运算方法和运算器

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数字与文字的储存

纯小数

  • +-0.M
  • 由符号位0/1和数值位M组成
  • 小数点固定在符号位和最高数值位之间,不储存小数点

纯整数

  • +-M
  • 由符号位0/1和数值位M组成
  • 小数点固定在最低数值位之后,不储存小数点

浮点数

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IEEE754 考点

符号位+阶码E+尾数M bf2e70cbe5fb3be8d33831ecadda0bc.jpg

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其他

  • 十进制数串:BCD码(8421码)、余3码、格雷码(任意两个数 之间只有一位不同)、
  • 字符:ASCII码
  • 校验码: 54be66224b911822ee132753b5b34a7.jpg

原码反码补码

  • 原码:符号位+绝对值
  • 反码:
    • 正数:同原码
    • 负数:符号位不变,数值位按位取反
  • 补码:
    • 正数:同原码
    • 负数:反码+1,或者原码符号位不变,数值位从右往左第一个1写下来,其他按位取反
    • x补和-x补转换:全部按位取反后末位+1,或者从右往左第一个1写下来,其他所有按位取反
  • 移码:补码符号位取反

进制转换

2进制B,8进制O,16进制H,10进制D

  • 10进制-2进制:除以2逆向取余
  • 2进制-10进制:sum 位权*数值
  • 2进制-8/16进制:3位/4位一组,分别转换成8/16进制
  • 8/16进制-2进制:1位拆成3/4位

定点加减法 考点

  • 进行补码运算,将减法转换为加负数,负数转化为补码,所得结果是补码
  • 溢出判断:
    • 双符号位法,正数符号位00,负数符号位11
    • 运算结果符号位位00或11则无溢出
    • 两正数运算结果为01则为上溢,两负数运算结果出现10则为下溢

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浮点加减法 考点

  1. 0操作数检查:若x或y为0,直接输出结果
  2. 对阶:小阶尾数右移,阶数向大阶对齐
  3. 尾数加减:定点小数补码运算,溢出判断
  4. 规格化处理补码:规定尾数的最高位必须是有效值
    • 左规:尾数为0.0...时,尾数左移,阶码减小
    • 右规:尾数溢出时(双符号位01或10),尾数右移,阶码增大
    • 对于补码来说,就是要把补码转换为正数00 1... 负数11 0...
  5. 舍入:若规定只能保留n位尾数,则多余位直接砍掉(也可使用0舍1入等舍入方法)
  6. 将所得结果转换为原码

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算术逻辑单元

全加器

Si=Ai⊕Bi⊕Ci
Ci+1=AiBi+(Ai⊕Bi)Ci(⊕可写成+)

串行加法器

Ci+1=AiBi+(Ai⊕Bi)Ci
某位的运算必须等上一位的进位传递过来后才能开始,也就是进位从最低位向最高位逐级传递,速度慢

并行加法器 考点

把Ci逐级展开成Ai-1、Bi-1、Ci-1,所有进位同时产生,只依赖数位本身和来自最低位的进位 image.png

除法运算

不是考试重点,了解即可 5388bccf9cb1562804c511d6e923956.jpg

流水线原理 考点

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  • 定义:把一个任务分割成一次列子任务,使各子任务在流水线中时间重叠并行执行,以提高效率,用缓冲寄存器暂时保存前一过程段的处理结果
  • K级流水线:把一个任务分割成k个小段,第一个任务需要k个时钟周期才能输出,k个时钟周期后,流水线满载,流水线满载后,每个周期可输出一个任务,剩余的n-1个任务只需要n-1个时钟周期,因此完成n个任务所需的时间为t=(k+n-1)T
  • K级流水线的加速比Ck(快慢多少倍):不用流水线所需的时间比上用流水线所需的时间Ck=nk/k+n-1

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