组成原理课程设计说明书.doc

组组成成原原理理 课课程程设设计计报报告告 ( 2012 - 2013 年度第年度第 2 学期学期) 计算机组成原理算法实现（计算机组成原理算法实现（二二） 专业专业 学生姓名学生姓名 班级班级 学号学号 指导教师指导教师 完成日期完成日期 组成原理课程设计 目目 录录 1 设计目的 .1 2 设计内容 .1 3 实现方法 .1 3.1 系统目标1 3.2 主体功能3 3.3 开发环境3 4 小 结 .5 附 录 .6 附录 1 源程序清单.6 组成原理课程设计 1 计算机组成原理算法实现（计算机组成原理算法实现（一一） 1 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 计算机组成原理算法实现（二）：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、定点小数的原码乘法运算和浮点数的加减运算。 3 实现方法 3.1 系统目标 （1）系统进入主界面后：菜单需要在输入口令正确后方可激活使用。口令输 入错误时要给出重新输入口令的提示，三次口令输入错误应该禁止使用。 （2）从主界面中点击相应的菜单可以进入对应的算法演示界面。 （3）实现定点小数的机器数表示，对于正数的定点小数，它的原码、补码、 反码为它本身；移码为最高符号位变为1，其他位保持不变。对于负数的原码为最 高符号位为一，数值位保持不变；补码为从低位向高位找，直到找到第一不为零 的位置将第一个不为零的数后（包括第一个不为零的数）的所有数按位取反（包 括符号位）；反码为符号位为1，数值位按位取反；移码为符号位为0，然后从低 位向高位找，直到找到第一不为零的位置将第一个不为零的数后（包括第一个不 为零的数）的所有数按位取反（不包括符号位）。 （4）定点小数变形补码加减运算算法：首先获取两个数的变形补码，获取补 码的原则是：首先判断是正数还是负数，如果是正数，则将“+”号去掉，然后将 第一个“0”变成“00”；如果是负数，则将“-“号去掉,然后从低位向高位找，直 到找到第一不为零的位置将第一个不为零的数后（包括第一个不为零的数）的所 有数按位取反（包括符号位）。然后在通过按位加运算计算两个数的值，如果是 减法也转换成加法做。 （5）定点原码乘法：乘数的每一位分别跟被乘数的每一位相乘， 1*1=1,1*0|0*1|0*0=0，其中小数点后面的第一位为两个数的符号运算。乘数以及 被乘数转化为原码形式正数直接操作，负数第一个由零变为1 。浮点加减法根据 阶码相同阶码则后面的尾数做加减运算，阶码不相同先把阶码转化为相同的阶码， 组成原理课程设计 2 同时改变的尾数做加减法运算。按每一个界面的返回的时候就会转变为开始的界 面。 （6）浮点数的加减运算：首先将两个浮点数用变形补码表示。然后进行对阶 运算，若两数的阶码相同，则可直接对两数的尾数进行加减运算，否则必须先使 两数的阶码相同，原则是将阶码小的向阶码大的看起，再对阶码小的浮点数的尾 数进行移位处理。再将两个数的尾数进行求和，并进行规格化处理，规格化处理 的原则是：如果符号位是11并且小数点后的第一位也是1，则将尾数左移，直到小 数点后的第一个数为0；如果符号位是00并且小数点后的第一个数是0，则进行左 移处理，直到小数点后的第一个数为1；如果符号位是10或01，则将尾数右移一位。 最后进行舍入处理且判断溢出。 系统流程图如下： 组成原理课程设计 3 开始 密码正确否 定点小数的 机器表示 定点小数的变形 补码加减运算 定点小数的原 码乘法运算 浮点数的加减 运算 正确 退出 密码连续输入错误三次 密码连续输入错 误三次以内重新 输入 错误 3.2 主体功能 1）详细设计 数据表示方法： 计算机中常用的数据表示格式有两种，一是定点格式，二是浮点格式。 （1)定点表示：约定机器中所有数据的小数点位置是固定的。由于约定在固 定的位置，所以小数点就不再使用记号“.”来表示。 （2）浮点表示：定点数表示的数的范围有限，为了扩展数的表示范围，按照 科学记数法表示数据的方式，任何一个二进制数 N 都可以表示成如下的格式： NM*2e M ：尾数，是一个纯小数，决定数据的表示精度 e ：指数，又称为阶码，是一个整数，决定数据的表示范围 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 组成原理课程设计 4 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：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 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的正负，任意数的加法就可以化作正 数加法来实现。 溢出：在定点数机器中,数的大小超出了定点数能表示的范围，叫溢出。 a.在定点小数机中数的表示范围是-1Create(MAKEINTRESOURCE(IDD_DIALOG1); dlg-ShowWindow(1); void CWeiyangDlg:OnButton2() / TODO: Add your control notification handler code here CDialog2 *dlg=new CDialog2; dlg-Create(MAKEINTRESOURCE(IDD_DIALOG2); dlg-ShowWindow(1); void CWeiyangDlg:OnButton5() 组成原理课程设计 13 / TODO: Add your control notification handler code here CDialog3 *dlg=new CDialog3; dlg-Create(MAKEINTRESOURCE(IDD_DIALOG3); dlg-ShowWindow(1); void CWeiyangDlg:OnButton6() / TODO: Add your control notification handler code here CDialog4 *dlg=new CDialog4; dlg-Create(MAKEINTRESOURCE(IDD_DIALOG4); dlg-ShowWindow(1); void CWeiyangDlg:OnButton7() / TODO: Add your control notification handler code here CDialog5 *dlg=new CDialog5; dlg-Create(MAKEINTRESOURCE(IDD_DIALOG5); dlg-ShowWindow(1); void CWeiyangDlg:OnQx() / TODO: Add your control notification handler code here CDialog:OnCancel(); void CAboutDlg:OnOK() / TODO: Add extra validation here CDialog:OnOK(); IDD_DIALOG1 BEGIN_MESSAGE_MAP(CTUBINUM1, CDialog) /AFX_MSG_MAP(CTUBINUM1) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON1, OnButton1) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON2, OnButton2) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON3, OnButton3) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON4, OnButton4) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON8, OnButton8) /AFX_MSG_MAP END_MESSAGE_MAP() / / CTUBINUM1 message handlers void CTUBINUM1:OnButton1() / TODO: Add your control notification handler code here CEdit *editText1 = (CEdit *)GetDlgItem(IDC_EDIT1); editText1-SetFocus(); 组成原理课程设计 14 void CTUBINUM1:OnButton2() CString str; GetDlgItemText(IDC_EDIT1,str); /用 GetDlgItemText(文本框 ID,字符串),将文本框内容存放 到字符串中. CString symbol = str.Left(1); CString result=str; if(symbol.Compare(“+“)=0) result.Replace(“+0“, “0“); else if(symbol.Compare(“-“)=0) result.Replace(“-0“, “1“); SetDlgItemText(IDC_EDIT2, result); void CTUBINUM1:OnButton3() CString str; GetDlgItemText(IDC_EDIT1,str); /用 GetDlgItemText(文本框 ID,字符串),将文本框内容存放 到字符串中. CString symbol = str.Left(1); CString result=str; if(symbol.Compare(“+“)=0) result.Replace(“+0“, “0“); else if(symbol.Compare(“-“)=0) result.Replace(“-0“, “1“); int length=result.GetLength(); char a=0,b=0; int i=2; for(;iSetFocus(); void CDialog2:OnAdd() / TODO: Add your control notification handler code here CString str1,str2; GetDlgItemText(IDC_EDIT1,str1); GetDlgItemText(IDC_EDIT2,str2);/用 GetDlgItemText(文本框 ID,字符串),将文本框内容存 放到字符串中. CString symbol = str1.Left(1); CString symbol1 = str2.Left(1); str1.Delete(1,2); str2.Delete(1,2); CString result=str1; CString result1=str2; if(symbol.Compare(“+“)=0) result.Replace(“+“, “00“); else if(symbol.Compare(“-“)=0) result.Replace(“-“, “11“); int length=result.GetLength(); char a=0,b=0; int i=2; for(;i=length-1;i+) a=result.GetAt(i); b=1-a; if(b=0) result.SetAt(i,0); else result.SetAt(i,1); a=result.GetAt(length-1); if(a=0) result.SetAt(length-1,1); else for(i=length-1;result.GetAt(i)!=0;i-) result.SetAt(i,0); 组成原理课程设计 17 result.SetAt(i,1); if(symbol1.Compare(“+“)=0) result1.Replace(“+“, “00“); else if(symbol1.Compare(“-“)=0) result1.Replace(“-“, “11“); int length=result1.GetLength(); char a=0,b=0; int i=2; for(;i=length-1;i+) a=result1.GetAt(i); b=1-a; if(b=0) result1.SetAt(i,0); else result1.SetAt(i,1); a=result1.GetAt(length-1); if(a=0) result1.SetAt(length-1,1); else for(i=length-1;result1.GetAt(i)!=0;i-) result1.SetAt(i,0); result1.SetAt(i,1); /对两个操作数求补的过程 IDD_DIALOG3 CDialog3:CDialog3(CWnd* pParent /*=NULL*/) : CDialog(CDialog3:IDD, pParent) /AFX_DATA_INIT(CDialog3) / NOTE: the ClassWizard will add member initialization here /AFX_DATA_INIT void CDialog3:DoDataExchange(CDataExchange* pDX) CDialog:DoDataExchange(pDX); /AFX_DATA_MAP(CDialog3) / NOTE: the ClassWizard will add DDX and DDV calls here /AFX_DATA_MAP BEGIN_MESSAGE_MAP(CDialog3, CDialog) /AFX_MSG_MAP(CDialog3) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON1, OnButton1) /AFX_MSG_MAP END_MESSAGE_MAP() / 组成原理课程设计 18 / CDialog3 message handlers void CDialog3:OnCancel() / TODO: Add extra cleanup here CDialog:OnCancel(); IDD_DIALOG4 void CDialog4:DoDataExchange(CDataExchange* pDX) CDialog:DoDataExchange(pDX); /AFX_DATA_MAP(CDialog4) / NOTE: the ClassWizard will add DDX and DDV calls here /AFX_DATA_MAP BEGIN_MESSAGE_MAP(CDialog4, CDialog) /AFX_MSG_MAP(CDialog4) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON1, OnButton1) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON2, OnButton2) ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON9, OnButton9) /AFX_MSG_MAP END_MESSAGE_MAP() / / CDialog4 message handlers CString sub(CString str1,CString str2) CString symbol = str1.Left(1); CString symbol1 = str2.Left(1); CString result=str1; CString result1=str2; if(symbol.Compare(“+“)=0) result.Replace(“+“, “00“); else if(symbol.Compare(“