补码一位乘
沈阳航空工业学院
课程设计报告
课程设计名称：计算机组成原理课程设计课程设计题目：补码一位乘的设计
院（系）：计算机学院
专业：计算机科学与技术
班级：4401102
学号：20043011064
姓名：张博为
指导教师：李平
完成日期：2006年12月31日
目录
第1章总体设计方案 (2)
1.1设计原理 (2)
1.2设计思路 (3)
1.3设计环境 (5)
第2章详细设计方案 (5)
2.1顶层方案图的设计与实现 (6)
2.1.1创建顶层图形设计文件 (6)
2.1.2器件的选择与引脚锁定 (8)
2.2功能模块的设计与实现 (9)
2.2.1两输入或门模块的设计与实现 (9)
2.2.2 半加器模块的设计与实现 (9)
2.3仿真调试 (10)
第3章编程下载与硬件测试 (11)
3.1编程下载 (13)
3.2硬件测试及结果分析 (13)
参考文献 (14)
附录（程序清单或电路原理图） (15)
第1章总体设计方案
1.1 设计原理
补码一位乘有多种算法，其中以Booth算法最具有代表性和针对性。Booth算法对乘数从低位开始判断，它采用相加和相减的操作计算补码数据的乘积。根据两个数据位的情况决定进行加法、减法还是仅仅移位操作。判断的两个数据位为当前位及其右边的位(初始时需要增加一个辅助位0)，移位操作是向右移动。在例中，第一次判断被乘数0110中的最低位0以及右边的位(辅助位0)，得00；所以只进行移位操作；第二次判断0110中的低两位，得10，所以作减法操作并移位，这个减法操作相当于减去2a的值；第三次判断被乘数的中间两位，得11，于是只作移位操作；第四次判断0110中的最高两位，得01，于是作加法操作和移位，这个加法相当于加上8a的值，因为a的值已经左移了三次。
如图所示。根据最低两个数据位是01还是10来决定加被数还是减被乘数。初始时需要在最右边加一个辅助位0。
例：用Booth算法计算2×（-3）
解：R2=[2]补= 0010 ，R1=[-3]补= 1101
乘法开始前，R2 = 0010，R0 = 0000，R1=1101，辅助位P=0。
1、R1的最低位和辅助位P为10，所以进入步骤1c，将R0的值减去R2的值，结果1110送入R0，然后进入第2步，将R0和R1右移一位，结果为1111 0110，辅助
2、R1的最低位和辅助位P为01，所以进入步骤1b，将R0的值加上R2的值，即1111+0010，结果0001送入R0，然后进入第2步，将R0和R1右移一位，结果为0000 1011，辅助位为0。
3、判断位为10，进入步骤1c，R0减去R2，结果1110送入R0，然后进入第2步，将R0和R1右移一位，结果为1111 0101，辅助位为1。
4、判断位为11，进入步骤1a，将R0和R1右移一位，结果为1111 1010，辅助位为1。即运算结果的原码为10000110，其真值为-6。
开始
判定S0 S1=?
1b.R0+R2->R0
1c.R0-R2->R0乘积寄存器右移一位
第八次循环?
完成0100，111a 10
N
Y
1.2 设计思路
设计的思想仍然是，先将任意两个补码[X]补、[Y]补看作是一般的二进制
数，仍按原码运算规则求得[X]补·[Y]补，然后对其结果加以校正，而获得[X ·Y]
补之值。
当乘数Y 为正时，与原码乘法相似，只是在部分积相加、右移操作时， 按
补码性质进行；当乘数为负时，先不考虑乘数的符号，将乘数补码的数值部分与
被乘数相乘；最后进行校正操作，即加上[-X]补。
设[Y]补 = Ys .Y1Y2…Yn ，我们用一个公式表示补码校正法的算法规则：
[X ·Y]补 = [X]补·(0.Y1Y2…Yn) + [-X]补·Ys
当Ys=0时， [X ·Y]补 = [X]补·(0.Y1Y2…Yn)
当Ys=1时， [X ·Y]补 = [X]补·(0.Y1Y2…Yn) + [-X]补
例：设[X] 补=0,1101，[Y] 补=1,0101，求[XY] 补
解：用补码一位乘法，过程如下：
补码部分积 补码乘数 操作说明
符号位数值部分数值部分
0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 Z0=0,y0=1
+ 0 0 1 1 0 1 Z0+[X] 补→Z1
0 0 1 1 0 1
0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1/2Z1,y1=0,Z1+0→Z2
0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1/2Z2,y2=1
+ 0 0 1 1 0 1 Z2+[X] 补→Z3
0 1 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1/2Z3,y3=0,不加, Z3→Z4
0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1/2Z4,ys=1,校正
+ 1 1 0 0 1 1 Z4+[-X] 补,得[XY] 补
1 1 0 1 1 1 0 0 0 1
故[XY] 补=1,01110001，即XY=-10001111
设计原理如图1.1所示：
图1.1 设计原理图
1.3 设计环境
（1）硬件环境
·XCV200实验板
在COP2000 实验仪中的FPGA 实验板主要用于设计性实验和课程设计实验，它的核心器件是20 万门XCV200 的FPGA 芯片。用FPGA 实验板可设计8 位16 位和32 位模型机。XCV200 相应管脚已经连接好配合FPGA 实验板的PC 调试软件可方便地进行各种实验。U3 IDT71V016SA 是64Kx16 位存储器能保存大容量的程序。C0-C5 D0-D5 是12 个7 段数码管用于显示模型机内部的寄存器总线数值，在设计时可将需要观察的内部寄存器总线等值接到这些7 段管上直观地观察模型机运行时内部状态变化。A0-A7、B0-B7 是16 个LED 发光二极管用于显示模型机内部的状态例如进位标志零标志中断申请标志等等。K0(0-7)-K4(0-7)是四十个开关用于输入外部信号，例如在做单步实验时这些开关可用来输入地址总线值数据总线值控制信号等。T6B595 是7 段数码管的驱动芯片，74HC1649是串转并芯片用于接16 个LED。
（2）EDA环境
?Xilinx foundation f3.1设计软件
Xilinx foundation f3.1是Xilinx公司的可编程期间开发工具，该平台功能强大，主要用于百万逻辑门设计。该系统由设计入口工具、设计实现工具、设计验证工具三大部分组成。设计入口工具包括原理图编辑器、有限状态机编辑器、硬件描述语言（HDL）编辑器、LogiBLOX模块生成器、Xilinx内核生成器等软件。气功能是：接收各种图形或文字的设计输入，并最终生成网络表文件。设计实现工具包括流程引擎、限制编辑器、基片规划器、FPGA编辑器、FPGA写入器等软件。设计实现工具用于将网络表转化为配置比特流，并下载到器件。时设计验证工具包括功能和时序仿真器、静态时序分析器等，可用来对设计中的逻辑关系及输出结果进行检验，并详尽分析各个时序限制的满足情况。
?COP2000仿真软件
COP2000集成开发环境是为COP2000实验仪与PC机相连进行高层次实验的配套软件，它通过实验仪的串行接口和PC机的串行接口相连，提供汇编、反汇编、编辑、修改指令、文件传送、调试FPGA实验等功能，该软件在Windows 下运行。
第2章详细设计方案
2.1 顶层方案图的设计与实现
顶层方案图实现一位全加器的逻辑功能，采用原理图设计输入方式完成，电路实现基于XCV200可编程逻辑芯片。在完成原理图的功能设计后，把输入/输出信号安排到XCV200指定的引脚上去，实现芯片的引脚锁定。
2.1.1创建顶层图形设计文件
顶层图形文件主要由一个三个输入，一个输出，三路选择器S0,S1,控制选择a,b,c，Q输出的是S0,S1所选择的a或b或c，可利用Xilinx foundation f3.1模块实现顶层图形文件的设计，顶层图形文件结构如图2.1所示。
图2.1 补码一位乘法器顶层图形文件结构
2.1.2器件的选择与引脚锁定
（1）器件的选择
由于硬件设计环境是基于伟福COP2000型计算机组成原理实验仪和XCV200实验板，故采用的目标芯片为Xlinx XCV200可编程逻辑芯片。
（2）引脚锁定
把顶层图形文件中的输入/输出信号安排到Xlinx XCV200芯片指定的引脚上去，实现芯片的引脚锁定，各信号及Xlinx XCV200芯片引脚对应关系如表2.1
所示。
表2.1 信号和芯片引脚对应关系
一位乘法器内部
信号图形文件中的输入/输
出信号
XCV200芯片引脚
A A 094,095,096,097,100,101,102,103
B B 079,030,081,082,084,085,086,087
C C 215,216,217,218,220,221,222,223
CLR CLR 157
CE CE 171
2.2 功能模块的设计与实现
一个三路选择器是以五输入一输出模块为基础而实现的，设计时这个模块用Verilog设计输入方式实现。
2.2.1译码器模块的设计与实现
三输入分别用a、b、c表示，输出用q表示，形成的Verilog程序用ORM2.Verilog 表示，其设计过程如下。
（1）创建译码器Verilog源文件
module Untitled (a, b, c, s0, s1, q) ;
input [7:0] a ;wire [7:0] a ;
input [7:0] b ;wire [7:0] b ;
input [7:0] c ;wire [7:0] c ;
input s0 ;
input s1 ; wire s0,s1;
output [7:0] q ; reg [7:0] q ;
always @(s0 or s1 or a or b or c)
begin if(s0==1'b0&&s1==1'b0)
q[7:0]=a[7:0];
else if(s0==1'b0&&s1==1'b1)
q[7:0]=b[7:0];
else if(s0==1'b1&&s1==1'b0)
q[7:0]=c[7:0];
else
q[7:0]=a[7:0]; end
endmodule
（2）创建元件图形符号
为了能在图形编辑器（原理图设计输入方式）中调用此五输入选择器，需要为ORM2创建一个元件图形符号，可用Foundaton Series3.LI编译器来实现仿真功能。
2.3 仿真调试
仿真调试主要验证设计电路逻辑功能、时序的正确性，本设计中主要采用功能仿真方法对设计的电路进行仿真。
（1）建立仿真波形文件及仿真信号选择
功能仿真时，首先建立仿真波形文件，选择仿真信号，对选定的输入信号设置参数，选定的仿真信号和设置的参数如表2.2所示。
表2.2 仿真信号选择和参数设置
输入信号输出信号
y n y n+1+x-x +0
0 0 0 0 1
0 1 1 0 0
1 0 0 1 0
1 1 0 0 1
（2）功能仿真结果与分析
功能仿真波形结果如图2.2所示，仿真数据结果如表2.3所示。对表2.3与表1.1的内容进行对比，可以看出功能仿真结果是正确的，进而说明电路设计的正确性。
图2.2 功能仿真波形结果
表2.3 仿真数据结果
输入信号输出信号
y n y n+1+x-x +0
0 0 0 0 1
0 1 1 0 0
1 0 0 1 0
1 1 0 0 1
第3章编程下载与硬件测试
3.1 编程下载
利用Foundaton Series3.LI的编程下载功能，将得到的*.bit文件下载到XCV200实验板的XCV200可编程逻辑芯片中。
3.2 硬件测试及结果分析
利用XCV200实验板进行硬件功能测试。一位全加器的输入数据通过XCV200实验板的输入开关实现，输出数据通过XCV200实验板的LED指示灯实现，其对应关系如表3.1所示。
表3.1 XCV200实验板信号对应关系
XCV200芯片引脚信号XCV200实验板
S0 K1
S1 K2
q LED1
利用表2.2中的输入参数作为输入数据，逐个测试输出结果，即用XCV200实验板的开关K1、K2、K3输入数据，同时观察LED1和LED2的输出，得到如表3.2所示的硬件测试结果。
表3.2 硬件测试结果
输入信号输出信号
K1 K2 LED1
CC 58 DC
02 18 36
01 86 86
81 86 06
对表3.2与表1.1的内容进行对比，可以看出硬件测试结果是正确的，说明电路设计完全正确。
沈阳航空工业学院课程设计报告错误！未指定书
签。参考文献
参考文献
[1] 曹昕燕.EDA技术实验与课程设计［M］.北京：清华大学出版社，2006
[2] 范延滨.微型计算机系统原理、接口与EDA设计技术[M].北京：北京邮电大学
出版社，2006
[3] 王爱英.计算机组成与结构(第4版)[M].北京：清华大学出版社，2006
[4] 廖裕评. 陆瑞强.CPLD数字电路设计--使用MAX+PLUSⅡ[M].北京:清华大学出版社,2001.217-221
[5] 侯伯亨. 顾新.VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计[M].西安:西安电子科技大学出版社,1998.5-9.
.[6] 姜雪松.可编程逻辑器件和EAD设计技术 [M].北京：机械工业出版社，2005 [7] 柳春风.电子设计自动化（EAD）教程[M].北京：北京理工大学大学出版社，2005
[8]John F Wakerly.DIGIAL DESIGN Principles & Practices (Third Edition)[M].北京:高等教育出版社,2001.446-543
[9]廖裕评,陆瑞强.CPLD数字电路设计--使用MAX+PLUSⅡ[M].北京:清华大学出版社,2001.217-221.
沈阳航空工业学院课程设计报告附录附录（电路原理图）
沈阳航空工业学院课程设计报告
课程设计总结：
主要从以下几方面总结：
1．在设计过程中出现了自己设计一个器件的问题，自己对这方面的操作比较薄弱。所以说遇到了很多困难，不知道应该从哪方面下手，但是通过
老师的细心讲解，和向同学的请教，上图书馆查了一些资料，知道了大
致的方向，在自己的多次重复实验中，终于掌握了这方面的内容，做出
了在想要得器件。
2．在设计中达到了关于课题的基本要求，但是在最后的下载一直都没有实现，这也是最遗憾的事。主要问题是脉冲的控制的方面一直都很乱，不
能够很好的控制，所以造成不能实现下载的目的。所以这就要求我们以
后要更要加强自己对实验的理解
3．通过这2周的计算机组成原理的实验是我认识很多，也学到很多，更加认清自己的水平还差得很多，需要加强的也很多。我们要不断的学习，
虚心的请教不断的完善自己，我们要学得还很多，有些是自己在书本上
学不到的，需要我们在实验中得到充实，使我们学到的知识得到巩固，
不断的完善自己。
指导教师评语：
指导教师(签字)：年月日课程设计成绩
定点补码一位乘法器方案
个人资料整理仅限学习使用 课程设计报告 课程设计名称：计算机组成原理课程设计 课程设计题目：定点补码一位乘法器的设计 院<系）：计算机学院 专业：计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：2018年1月15日
目录第1章总体设计方案1 1.1设计原理1 1.2设计思路2 1.3设计环境4 第2章详细设计方案5 2.1顶层方案图的设计与实现5 2.1.1创建顶层图形设计文件5 2.1.2器件的选择与引脚锁定6 2.2功能模块的设计与实现7 2.2.1求补电路模块的设计与实现7 2.2.2 控制电路模块的设计与实现8 2.2.3选择器模块的设计与实现10 第3章编程下载与硬件测试12 3.1编程下载12 3.2硬件测试及结果分析12 参考文献14 附录<电路原理图）15
第1章总体设计方案 1.1设计原理 <1）用[X]补×[Y]补直接求[X×Y]补 讨论当相乘的两个数中有一个或二个为负数的情况，在讨论补码乘法运算时，对被乘数或部分积的处理上与原码乘法有某些类似，差别仅表现在被乘数和部分积的符号位要和数值一起参加运算。 若[Y]补=Y0Y1Y2…Yn 当Y0为1时，则有Y=－1＋Yi×2-i 故有X×Y=X×Yi×2-1－X当Y为负值时，用补码乘计算[X×Y]补，是用[X]补乘上[Y]补的数值位，而不理[Y]补符号位上的1，乘完之后，在所得的乘积中再减X，即加－[X]补。实现补码乘法的另一个方案是比较法，是由BOOTH最早提出的，这一方法的出发点是避免区分乘数符号的正负，而且让乘数符号位也参加运算。技巧上表现在分解乘数的每一位上的1为高一位的一个+1和本位上的一个-1：X×Y=X×<－1＋Yi×2i）<逐项展开则得）=X×[－Y0＋Y1×2-1＋Y2×2-2＋…＋Yn×2-n]=X×[－Y0＋(Y1－Y1×2-1>＋(Y2×2-1－Y2×2-2>＋…＋(Yn×2-(n-1>－Yn×2-n>]<合并相同幂次项得）=X×[(Y1－Y0>＋(Y2－Y1> ×2-1＋…＋(Yn－Yn-1> ×2-(n-1>＋(0－Yn> ×2-n]=X×
四种基本的存储结构
四种基本的存储结构 Prepared on 22 November 2020
数据的四种基本存储方法 数据的存储结构可用以下四种基本存储方法得到： （1）顺序存储方法 该方法把逻辑上相邻的结点存储在物理位置上相邻的存储单元里，结点间的逻辑关系由存储单元的邻接关系来体现。 由此得到的存储表示称为顺序存储结构（Sequential Storage Structure），通常借助程序语言的数组描述。 该方法主要应用于线性的数据结构。非线性的数据结构也可通过某种线性化的方法实现顺序存储。 （2）链接存储方法 该方法不要求逻辑上相邻的结点在物理位置上亦相邻，结点间的逻辑关系由附加的指针字段表示。由此得到的存储表示称为链式存储结构（Linked Storage Structure）,通常借助于程序语言的指针类型描述。 （3）索引存储方法 该方法通常在储存结点信息的同时，还建立附加的索引表。
索引表由若干索引项组成。若每个结点在索引表中都有一个索引项，则该索引表称之为稠密索引（Dense Index）。若一组结点在索引表中只对应一个索引项，则该索引表称为稀疏索引(Spare Index)。索引项的一般形式是： (关键字、地址) 关键字是能唯一标识一个结点的那些数据项。稠密索引中索引项的地址指示结点所在的存储位置；稀疏索引中索引项的地址指示一组结点的起始存储位置。 （4）散列存储方法 该方法的基本思想是：根据结点的关键字直接计算出该结点的存储地址。 四种基本存储方法，既可单独使用，也可组合起来对数据结构进行存储映像。 同一逻辑结构采用不同的存储方法，可以得到不同的存储结构。选择何种存储结构来表示相应的逻辑结构，视具体要求而定，主要考虑运算方便及算法的时空要求。 数据结构三方面的关系
复杂模型机方案说明书
******************* 实践教案 ******************* 计算机与通信学院 2018年春季学期 计算机组成原理课程设计 题目：模型机设计-8 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩： 前言 本次课程设计主要讲授单处理机系统的组成和工作原理，包括运算器、存储器、控制器和输入输出系统，其中控制器的设计是课程的重点和难点。为了能融
会贯通各知识点，增强对计算机系统各模块协同工作的认识，充分理解数据通路，掌握控制器的设计技术，课程设计也侧重于控制器的设计。 开设这门课可以为理解、应用和开发程序提供技术和方法支持，为后续课程的学习提供重要思想和方法基础，同时对于自己逻辑思维培养和程序设计思想体系的建立有着重要的影响。学好《计算机组成原理》仅仅通过课堂教案或自学获取理论知识是远远不够的，还必须加强实践，亲自实践。在大学学习时，知识是通过一门门独立的课程传授的，而实际问题之能够顺利地得到解决，不但需要多方面的知识，而且还需要善于对这些知识综合地加以运用。这次课设正是给我们了一次自己动脑动手的机会。 目录 摘要1 正文2 第一章设计目的及原理2 第二章模型机的逻辑结构及框图2 第三章详细设计3 3.1 运算器的物理结构3 3.2 存储器系统的组成与说明5 3.3 指令系统的设计与指令分析5 3.4 微程序控制器的逻辑结构与功能8 3.5 微程序的设计与实现9 3.6 微程序与监控程序12 第四章系统调试报告14 设计总结16 参考文献17
致谢18
摘要 本次课程设计主要综合所学习的计算机组成原理的知识，设计一套复杂模型计算机。并设计一些简单的程序进行验证。本系统主要由以下模块组成：运算器、存储系统、微程序控制器模块、指令系统模块、微程序控制器模块等组成。应用存储系统说明输入输出时序，使用模型机的器件组成有片间串行进位8位算数逻辑运算的功能。该系统在基本模型机的基础上改进并实现输入﹑二进制加法﹑存数﹑输出以及无条件转移等指令的功能。对于微指令，可将其转化为格式化的“二进制代码表”，然后通过手动输入或是联机存入的方法，将微指令存入机器，实现相应的操作。终通过模型机的设计和调试，连贯运用计算机组成原理课程学到的知识，建立计算机整机概念。 关键词：模块；微指令；机器指令；基本模型机；建立整机
定点补码一位乘法器的设计与实现
课程设计报告 课程设计名称：计算机组成原理课程设计 课程设计题目：定点补码一位乘法器的设计与实现 院（系）：计算机学院 专业：计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：2012年1月13日
目录 第1章总体设计方案 (1) 1.1设计原理 (1) 1.2设计思路 (1) 1.3设计环境 (2) 第2章详细设计方案 (3) 2.1顶层方案图的设计与实现 (3) 2.1.1创建顶层图形设计文件 (3) 2.1.2器件的选择与引脚锁定 (4) 2.1.3编译、综合、适配 (5) 2.2功能模块的设计与实现 (5) 2.2.1 取补模块的设计与实现 (5) 2.2.2选择器模块的设计与实现 (7) 2.2.3 乘数补码移位寄存器模块的设计与实现 (11) 2.2.4 部分积移位寄存器模块的设计与实现 (13) 2.3仿真调试 (14) 第3章编程下载与硬件测试 (16) 参考文献 (17) 附录（电路原理图） (18)
第1章总体设计方案 1.1 设计原理 在计算两个补码相乘时，可以通过Booth算法来实现定点补码一位乘的功能。布斯(Booth)算法采用相加和相减的操作计算补码数据的乘积，Booth算法对乘数从低位开始判断，根据后两个数据位的情况决定进行加法、减法还是仅仅进行移位操作。讨论当相乘的两个数中有一个或二个为负数的情况，在讨论补码乘法运算时，对被乘数或部分积的处理上与原码乘法有某些类似，差别仅表现在被乘数和部分积的符号位要和数值一起参加运算。 Booth乘法规则如下： 假设X、Y都是用补码形式表示的机器数，[X]补和[Y]补=Ys.Y1Y2…Yn，都是任意符号表示的数。比较法求新的部分积，取决于两个比较位的数位，即Yi+1Yi 的状态。 首先设置附加位Yn+1=0，部分积初值[Z0]补=0。 当n≠0时，判断YnYn+1， 若YnYn+1=00或11，即相邻位相同时，上次部分积右移一位，直接得部分积。若YnYn+1=01，上次部分积加[X]补，然后右移一位得新部分积。 若YnYn+1=10，上次部分积加[-X]补，然后右移一位得新部分积。 当n=0时，判YnYn+1(对应于Y0Y1)，运算规则同(1)只是不移位。即在运算的最后一步，乘积不再右移。 1.2 设计思路 首先要采用原码值输入，乘数和被乘数皆为8位。而且根据补码一位乘法运算规则：(1) 如果yn = yn+1，部分积[ zi ] 加0，再右移一位；(2) 如果yn yn+1 = 01，部分积加[ x ]补，再右移一位；(3) 如果yn yn+1 = 10，部分积加[ - x]补，再右移一位；这样重复进行n+1 步，但最后一步不移位。包括一位符号位，所得乘积为2n+1 位，其中n 为尾数位数。 设计一个二输入三选一选择器对可能的三种情况进行选择。当选择器中输入
四种基本的存储结构
数据的四种基本存储方法 数据的存储结构可用以下四种基本存储方法得到： （1）顺序存储方法 ???该方法把逻辑上相邻的结点存储在物理位置上相邻的存储单元里，结点间的逻辑关系由存储单元的邻接关系来体现。 ???由此得到的存储表示称为顺序存储结构（SequentialStorageStructure），通常借助程序语言的数组描述。 该方法主要应用于线性的数据结构。非线性的数据结构也可通过某种线性化的方法实现顺序存储。 （2）链接存储方法 ???该方法不要求逻辑上相邻的结点在物理位置上亦相邻，结点间的逻辑关系由附加的指针字段表示。由此得到的存储表示称为链式存储结构（LinkedStorageStructure）,通常借助于程序语言的指针类型描述。 （3）索引存储方法 ???该方法通常在储存结点信息的同时，还建立附加的索引表。 ???索引表由若干索引项组成。若每个结点在索引表中都有一个索引项，则该索引表称之为稠密索引（DenseIndex）。若一组结点在索引表中只对应一个索引项，则该索引表称为稀疏索引(SpareIndex)。索引项的一般形式是：
????????????????????(关键字、地址) 关键字是能唯一标识一个结点的那些数据项。稠密索引中索引项的地址指示结点所在的存储位置；稀疏索引中索引项的地址指示一组结点的起始存储位置。（4）散列存储方法 ???该方法的基本思想是：根据结点的关键字直接计算出该结点的存储地址。 四种基本存储方法，既可单独使用，也可组合起来对数据结构进行存储映像。 同一逻辑结构采用不同的存储方法，可以得到不同的存储结构。选择何种存储结构来表示相应的逻辑结构，视具体要求而定，主要考虑运算方便及算法的时空要求。 数据结构三方面的关系 数据的逻辑结构、数据的存储结构及数据的运算这三方面是一个整体。孤立地去理解一个方面，而不注意它们之间的联系是不可取的。 存储结构是数据结构不可缺少的一个方面：同一逻辑结构的不同存储结构可冠以不同的数据结构名称来标识。 【例】线性表是一种逻辑结构，若采用顺序方法的存储表示，可称其为顺序表；若采用链式存储方法，则可称其为链表；若采用散列存储方法，则可称为散列表。
复杂模型机实验报告.
信息学院
运行 PC→AR PC+1 RAM→BUS BUS→IR P1 PC→AR PC+1 RS→BUS BUS→DR1 ALU=0→BUS BUS→RD SW→BUS BUS→RD 00(直接)CLR RD→BUS BUS→DR2 DR1+DR2→ BUS→RD 01 01 01 01 02 20 212325 52 53 31 27 RS→RD RS→299 RRC 299→RD RS→299 RLC 299→RD 01 3032 54 55 36 67 70 IN MOV RRC SUC RLC RD→LED 01 STOP 01 26 24 ADC RS→BUS BUS→DR2 RD→BUS BUS→DR1 DR1→DR1 DR1+1→ BUS→DR1 DR1→DR1 DR1+DR2→ BUS→RD 56 57 60 61 RD→BUS BUS→DR1 RS→BUS BUS→DR1 RD→BUS BUS→DR1 35 0101 INC DR1+1→ BUS→RD 01 01 01 34 62 33 RD→BUS BUS→DR2 63 DR1^DR2→ BUS→RD 65 AND 66 PC→AR PC+1 PC→AR PC+1 PC→AR PC+1 20 RAM→BUS BUS→DR1 03 RAM→BUS BUS→AR 04 RAM→BUS BUS→DR1 06 RAM→BUS BUS→AR 05 RAM→BUS BUS→AR 07 40 RAM→BUS BUS→DR1 15 22 RI→DR2 16 DR1+DR2→ BUS→AR 17 DR1+DR2→ BUS→DR1 45 RAM→BUS BUS→DR1 46 PC→BUS BUS→DR2 47 DR1+DR2→ BUS→AR 50 DR1+DR2→ BUS→DR1 51 72 P2 RAM→BUS BUS→RD 40 RD→BUS BUS→RAM 41 DR1→BUS BUS→PC 4243 P3 DR1→BUS BUS→PC 6444 010101 BZC JMP STA LAD 10(变址) 01(间接)11(相对)COM 40 4040 01 01 44 01 Y N P4 PC→AR PC+1 PC→AR PC+1 SW→BUS BUS→DR1 DR1→RAM RAM→BUS BUS→DR1 DR1→LED 01 00 11 14 74 10 12 73 13 WRITE(01)READ(00)RUN(11) SW B 10 →B U S B U S→R D 1 DR DR1→DR1 37 71 SWA 图2-8复杂模型机微程序流程图 H L T A OUT 六、实验结果： （1）取in指令送IR： （2）采集从数据开关输入的数据07H并送R0：
补码一位乘法
计算机组成原理 第三章运算方法与运算器3.4 补码一位乘法
1补码一位乘法的基本方法 设[X]补= X0X1X2X3…X n[Y]补= Y0Y1Y2Y3…Y n 可证明： [X?Y]补= [X]补?( 0.Y1Y2Y3…Yn) –Y0? [X]补 进一步展开合并后可得： n [x?y]补=[x] 补?∑(y i+1-y i)2-i (符号位参加运算) i=0
1补码一位乘法的基本方法 [x?y] 补=[x] 补? (y i+1-y i)2-i (符号位参加运算) 补码一位乘法的运算规则如下: (1)如果y n+1=y n,部分积加0，部分积算术右移1位； (2)如果y n+1y n=10,部分积加[x]补，部分积算术右移1位； (3)如果y n+1y n=01,部分积加[-x]补，部分积算术右移1位. 重复进行n＋1步，但最后一步不移位。 包括一位符号位，所得乘积为2n＋1位，其中n为数据位位数.
1补码一位乘法的基本方法 几个特殊问题的处理 [x ?y] 补=[x] 补? (y i+1- y i )2-i (符号位参加运算) 设[X]补= X 0X 1X 2X 3…X n [Y]补= Y 0Y 1Y 2Y 3…Y n (1)i=n 时,y n+1=？(2)y n+1是哪个寄存器？ (3)算术右移的对象有哪些？y n+1=0 在乘数寄存器Y 后增加的一位部分积和乘数寄存器均右移
2补码一位乘法的举例 例1 已知X= +1101 Y=+1011 用补码一位乘法求X?Y 解：[X]补=01101 [Y]补=01011 [–X]补=10011 部分积乘数说明 000000 010110Y n+1< Y n部分积+[–X]补 + 110011 110011 →111001101011结果右移一位,Y n+1= Y n部分积+0 + 000000 111001 →111100 110101结果右移一位, Y n+1> Y n部分积+[X]补 + 001101 001001
数据结构的逻辑结构、存储结构及数据运算的含义及其相互关系
2007 C C C 语言的特点，简单的C 程序介绍，C 程序的上机步骤。1 、算法的概念2、简单的算法举例3、算法的特性4、算法的表示（自然语言、流程图、N-S 图表示） 1 、 C 的数据类型、常量与变星、整型数据、实型数据、字符型数据、字符串常量。2、 C 的运算符运算意义、优先级、结合方向。3、算术运算符和算术表达式，各类数值型数据间的混合运算。4、赋值运算符和赋值表达式。5、逗号运算符和逗号表达式。 1 、程序的三种基本结构。2、数据输入输出的概念及在C 语言中的实现。字符数据的输入输出，格式输入与输出。 1 、关系运算符及其优先级，关系运算和关系表达式。2、逻辑运算符及其优先级，逻辑运算符和逻辑表达式。3、if语句。if语句的三种形式，if语句的嵌套，条件运算符。4、switch 语句. 1 、while 语句。2、do/while 语句。3、for 语句。4、循环的嵌套。5、break 语句和continue 语句。1 、一维数组的定义和引用。2、二维数组的定义和引用。3、字符数组。4、字符串与字符数组。5、字符数组的输入输出。6、字符串处理函数1 、函数的定义。2、函数参数和函数的值，形式参数和实际参数。3、函数的返回值。4、函数调用的方式，函数的声明和函数原型。5、函数的嵌套调用。 6、函数的递归调用。 7、数组作为函数参数。 8、局部变量、全局变量的作用域。 9、变量的存储类别，自动变星，静态变量。1 、带参数的宏定义。2、“文件包含”处理。1 、地址和指针的概念。2、变量的指针和指向变量的指针变量。3、指针变量的定义
和引用。4、指针变量作为函数参数。5、数组的指针和指向数组的指针变量。6、指向数组元素的指针。7、通过指针引用数组元素。8、数组名作函数参数。9、二维数组与指针。 1 0、指向字符串的指针变星。字符串的指针表示形式，字符串指针作为函数参数。11 、字符指针变量和字符数组的异同。1 2、返回指针值的函数。1 3、指针数组。1 、定义结构体类型变星的方法。2、结构体变量的引用。3、结构体变量的初始化。4、结构体数组5、指向结构体类型数据的指针。6、共用体的概念，共用体变量的定义和引用，共用体类型数据的特点。typedef 1 、数据结构的逻辑结构、存储结构及数据运算的含义及其相互关系。2、数据结构的两大类逻辑结构和常用的存储表示方法。3、算法描述和算法分析的方法，对于一般算法能分析出时间复杂度。 1 、线性表的逻辑结构特征。2、线性表上定义的基本运算。3、顺序表的特点，即顺序表如何反映线性表中元素之间的逻辑关系。4、顺序表上的插入、删除操作及其平均时间性能分析。5、链表如何表示线性表中元素之间的逻辑关系。6、链表中头指针和头结点的使用。7、单链表上实现的建表、查找、插入和删除等基本算法，并分析其时间复杂度。8、顺序表和链表的主要优缺点。9、针对线性表上所需的主要操作，选择时空性能优越的存储结构。 1 、栈的逻辑结构特点．栈与线性表的异同。2、顺序栈和链栈实现的进栈、退栈等基本算法。3、栈的空和栈满的概念及其判定条件。4、队列的逻辑结构特点，队列与线性表的异同。5、顺序队列(主要是循
计算机组成原理第六章答案
1. 写出下列各数的原码、反码、补码、移码（用8位二进制表示），其中MSB是最高位（符号位），LSB是最低位。如果是小数，则小数点在MSB之后；如果是整数，则小数点在LSB之后。 (1)-59/64 (2)27/128 (3)-127/128 (4)用小数表示-1 (5)用整数表示-1 (6)-127 (7)35 (8)-128 2. 设[x]补=x0.x1x2x3x4，其中x i取0或1，若要使x＞－0.5，则x0、x1、x2、x3、x4的取值应满足什么条件？ 3. 若32位定点小数的最高位为符号位，用补码表示，则所能表示的最大正数为，最小正数为，最大负数为，最小负数为；若32位定点整数的最高位为符号位，用原码表示，则所能表示的最大正数为，最小正数为，最大负数为，最小负数为。 4. 若机器字长为32位，在浮点数据表示时阶符占1位，阶码值占7位，数符占1位，尾数值占23位，阶码用移码表示，尾数用原码表示，则该浮点数格式所能表示的最大正数为，最小正数为，最大负数为，最小负数为。 5. 某机浮点数字长为18位，格式如图2.35所示，已知阶码（含阶符）用补码表示，尾数（含数符）用原码表示。 (1)将(-1027)10表示成规格化浮点数； (2)浮点数(0EF43)16是否是规格化浮点数？它所表示的真值是多少？ 图2.35 浮点数的表示格式 6. 有一个字长为32位的浮点数，格式如图2.36所示，已知数符占1位；阶码占8位，用移码表示；尾数值占23位，尾数用补码表示。 图2.36 浮点数的表示格式 请写出：
(1)所能表示的最大正数； (2)所能表示的最小负数； (3)规格化数所能表示的数的范围。 7. 若浮点数x的IEEE754标准的32位存储格式为(8FEFC000)16，求其浮点数的十进制数值。 8. 将数(-7.28125)10转换成IEEE754标准的32位浮点数的二进制存储格式。 9. 已知x=-0.x1x2…x n，求证：[x]补=+0.00…01。 10. 已知[x]补=1.x1x2x3x4x5x6，求证：[x]原=+0.000001。 11. 已知x和y，用变形补码计算x+y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=0.11011 y=-0.10101 (2)x=-10110 y=-00011 12. 已知x和y，用变形补码计算x-y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=0.10111 y=0.11011 (2)x=11011 y=-10011 13. 已知[x]补=1.1011000，[y]补=1.0100110，用变形补码计算2[x]补+1/2[y]补=？，同时指出结果是否发生溢出。 14. 已知x和y，用原码运算规则计算x+y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=0.1011，y=-0.1110 (2)x=-1101，y=-1010 15. 已知x和y，用原码运算规则计算x-y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=0.1101，y=0.0001 (2)x=0011，y=1110 16. 已知x和y，用移码运算方法计算x+y，同时指出运算结果是否发生溢出。 (1)x=-1001，y=1101 (2)x=1101，y=1011
计算机组成—复杂模型机方案
课程设计：计算机组成原理 题目名称：复杂模型机的设计 姓名: 学号：1108020184 1108020185 班级：网络工程1101班 完成时间：2018年1月6日1设计目的：建立清晰完善的整机概念； 学习设计与调试计算机的基本方法；培养严谨的科研作风和独立工作能力。 2设计任务： 综合运用所学的计算机原理知识，按给定的指令系统分和数据格式，在所提供的设备范围内，设计一台字长八位的由微程序控制器来控制的模拟计算机。设计并实现较为完整的八位模型计算机。 设计微程序控制器的逻辑原理电路图；
设计微地址转移的逻辑电路图； 设计微程序流程图； 设计说明书。 3设计指标： 字长八位； 时钟源MF=QB=1us 内存容量不得小于2 8； 指令系统不得小于十四条。要求算术逻辑指令七条、访问内存和控制指令四条、输入输出指令两条、其他指令一条。 4设计说明： 4.1数据格式 模型机规定采用定点补码表示法表示数据，且字长为8位，其格式如下: 其中,第7位为符号位，数值的表示范围是：-1乞X ＜1 模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问及转移指令和停机指令。 [1]算术逻辑指令 设计九条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址, 其格式如下： 其中，OP-COD为操作码，Rs为源寄存器，Rd为目的寄存器，并规定: [2]访存指令及转移指令 模型机设计两条访问指令，即存数（STA＞、取数（LDA＞,两条转移指令, 即无条件转移（JMP＞结果为零或有进位转移指令（BZC＞。其格式如下：
D 其中，OP-CODE^操作码，Rd为目的寄存器，D为位移量（正负均可＞, M为寻址方式，其定义如下： 本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2 [3]I/O 指令 输入v IN）和输出＜OUT）指令采用单字节指令，其格式如下: 其中，addr=01时，表示选中“输入单元”中的开关组作为输入设备， addr=10时，表示选中“输出单元”中的数码管作为输出设备。 [4]停机指令 这类指令只有1条，即停机指令HALT用于实现停机操作，指令格式如 4. 2系统指令 本模型机共有1 4条基本指令。其中，算术逻辑指令6条，移位指令2条，访问内存指令和程序控制指令3条，输入输出指令2条，其他它指令1条。表1列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。
补码一位乘法之较正法的公式推导
在定点乘法运算中，补码乘法分为补码一位乘法和补码两位乘法。而补码一位乘法又分为较正法和比较法（Booth算法）两种。其中，较正法是比较法的基础。因此，掌握较正法是学习补码一位乘法的关键。下面，我们就对较正法进行深入分析。 一、较正法公式 [XY]补= [X]补*(0.Y1,Y2, … ,Y n) + [-X]补*Y0 其中，X、Y是两个定点数的真值，[Y]补=Y0.Y1,Y2, … ,Y n，Y0是符号位。 为了推导出此公式，我们分情况来进一步分析。 1、Y=0 在这种情况下，[Y]补=Y=0.0,0, … ,0=0。 [XY]补=0 =[X]补*(0.0,0, … ,0)+[-X]补*0 =[X]补*(0.Y1,Y2, … ,Y n)+[-X]补*Y0 2、X>=0, Y>0 在这种情况下，[X]补=X，[Y]补=Y，且Y0=0。不难看出， [XY]补=XY =[X]补*Y =[X]补*(Y0.Y1,Y2, … ,Y n)+[-X]补*0 =[X]补*(0.Y1,Y2, … ,Y n)+[-X]补*Y0 到此为止，我们还有两种情况尚未讨论，一种情况是X<0, Y>0，一种情况是Y<0。前一种情况是本文讨论的重点。与很多教材上的推导方法不同，本文采用与原码一位乘法相对照来证明此种情况。此方法用到的知识点有原码一位乘法和补码移位规则。首先，我们先来回顾一下这两个知识点。 二、原码一位乘法 原码一位乘法基本上是从手算法则演变过来的。我们知道，两个数相乘的手算法则是“绝对值相乘；同号得正，异号得负”。原码一位乘法也采用这种方法。 设[X]原=X s.X1,X2, … ,X n [Y]原=Y s.Y1,Y2, … ,Y n 因为[X]原=X，[Y]原=Y，[XY]原=XY 所以[XY]原=[X]原*[Y]原
复杂模型机
计算机组成原理实验报告 题目复杂模型机设计实验 专业计算机科学与技术 姓名张蕾 学号 1310632
目录 一、实验目的 二、实验原理 1 数据格式 2 指令格式 三、实验内容 四、实验代码设计思想 1 机器程序设计 2 微代码设计 五、实验代码 六、实验接线图 七、实验总结
一、实验目的 （1）综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。 （2）加深对计算机各组成部件之间的相互关系以及指令系统设计方法的理解。 二、实验原理 CPU由运算器（ALU），微程序控制器（MC），通用寄存器（R0），指令寄存器（IR），程序计数器（PC）和地址寄存器（AR）组成，通过写入相应的微指令后，就具备了执行机器指令的功能。 1.数据格式 模型机规定采用定点补码表示法表示数据，字长为8位，8 位全用来表示数据（最高位不表示符号），数值表示范围是： 0≤X≤2^8－1。 2.指令设计 该复杂模型机设计包含运算类指令、控制类指令、数据传输类指令三大类指令。 （1）运算类指令仅用到了算术运算，算术运算设计有 3 条运算类指令，分别为：ADD（两寄存器值加法）、INC（寄存器值自加1）、SUB（两寄存器值减法），所有运算类指令都为单字节，寻址方式采用寄存器直接寻址。 （2）控制转移类指令有三条HLT（停机）、JMP（无条件跳转到指定的指令地址）、BZC（判断寄存器内容是否为0，为0则跳转到指定的指令地址），用以控制程序的分支和转移，其中HLT为单字节指令，JMP 和BZC 为双字节指令。 （3）数据传送类指令有IN、OUT、LDI、LAD、STA 共5 条，用以完成寄存器和寄存器、寄存器和I/O、寄存器和存储器之间的数据交换，均为双字节指令。 3.指令格式 所有单字节指令具有相同的指令格式，如下图所示： 7654 32 10 OP-CODE RS RD 其中4位OP-CODE为操作码，2位RS为源寄存器，2位RD为目的寄存器，并规定： RS或RD 选定的寄存器 00 R0 01 R1 10 R2 11 R3 IN和OUT的指令格式为： 7654 32 10 7~0 OP-CODE RS RD P IO地址空间被分为4个区如表所示： A7A6 选定地址空间 00 IOY0 00~3F 01 IOY1 40~7F
间接补码阵列乘法器的设计组成原理课程设计报告
沈阳航空航天大学 课程设计报告 课程设计名称：计算机组成原理课程设计课程设计题目：间接补码阵列乘法器的设计 院（系）：计算机学院 专业：计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：2015年1月16日
沈阳航空工业学院课程设计报告 目录 第1章总体设计方案 (1) 1.1设计原理 (1) 1.2设计思路 (2) 1.3设计环境 (2) 第2章详细设计方案 (5) 2.1顶层方案图的设计与实现 (5) 2.1.1创建顶层图形设计文件 (5) 2.1.2器件的选择与引脚锁定 (5) 2.1.3编译、综合、适配 (6) 2.2功能模块的设计与实现 (6) 2.2.1 细胞模块的设计与实现 (6) 2.2.2 全加器模块的设计与实现 (7) 2.3仿真调试 (11) 第3章编程下载与硬件测试 (13) 3.1编程下载 (13) 3.2硬件测试及结果分析 (13) 参考文献 (15) 附录（电路原理图） (16)
第1章总体设计方案 1.1 设计原理 由于计算机采用补码做加减运算，所以设计阵列补码乘法器能避免码制转换，提高机器效率。可以利用原码阵列乘法器来设计补码阵列乘法器，这时需要在计算前先进行原码--补码的转换。乘法器的常规设计是适用“串行移位”和“并行加法”相结合的方法，这种方法并不需要很多器件。然而串行方法毕竟太慢，不能满足科学技术对高速乘法所提出的要求。自从大规模集成电路问世以来，高速的单元阵列乘法器应运而生，出现了各种形式的流水线阵列乘法器，它们属于并行乘法器。阵列乘法器采用类似于人工计算的方法进行乘法运算。人工计算方法是用乘数的每一位去乘被乘数，然后将每一位权值对应相加得出每一位的最终结果。如图1.1所示，用乘数的每一位直接去乘被乘数得到部分积并按位列为一行，每一行部分积末位与对应的乘数数位对齐，体现对应数位的权值。将各次部分积求和，即将各次部分积的对应数位求和即得到最终乘积的对应数位的权值。 011010 * 001001 ____________ 011010 000000 000000 011010 000000 000000 _______________ 00011101010 图1.1 人工计算乘法示例 阵列乘法器采用类似人工的计算方法来完成乘法计算。阵列的每一行送入乘
数据结构中常用的逻辑结构和存储结构
数据结构中常用的逻辑结构和存储结构 一、概念 数据是指由有限的符号（比如，"0"和"1"，具有其自己的结构、操作、和相应的语义）组成的元素的集合。结构是元素之间的关系的集合。 数据结构是在整个计算机科学与技术领域上广泛被使用的术语。数据结构是信息的一种组织方式，其目的是为了提高算法的效率，它通常与一组算法的集合相对应，通过这组算法集合可以对数据结构中的数据进行某种操作。它用来反映一个数据的内部构成，即一个数据由那些成分数据构成，以什么方式构成，呈什么结构。 数据结构有逻辑上的数据结构和物理上的数据结构之分。逻辑上的数据结构反映成分数据之间的逻辑关系即逻辑结构，而物理上的数据结构反映成分数据在计算机内部的存储安排即存储结构。数据结构是数据存在的形式。 数据结构作为一门学科主要研究数据的各种逻辑结构和存储结构，以及对数据的各种操作。因此，主要有三个方面的内容：数据的逻辑结构；数据的物理存储结构；对数据的操作（或算法）。通常，算法的设计取决于数据的逻辑结构，算法的实现取决于数据的物理存储结构。因而研究数据结构的逻辑结构与存储结构显得十分重要。 二、结构分析 （一）逻辑结构 数据的逻辑结构是对数据之间关系的描述，有时就把逻辑结构简称为数据结构。逻辑结构形式地定义为（K，R）（或（D，S）），其中，K是数据元素的有限集，R是K上的关系的有限集。 逻辑结构元素决定输入、存储、发送、处理和信息传递的基本操作功能，常将逻辑结构元素称为逻辑模块。逻辑结构元素可以是计算机操作系统、终端模块、通信程序模块等。逻辑结构元素还可以是相关的几个逻辑模块联合起来的更复杂的实体。分析逻辑结构元素的相互作用，应考虑整个系统的操作，研究处理与信息流有关的进程（操作系统中的一个概念，表示程序的一次执行），并决定系统的逻辑资源。 逻辑结构有四种基本类型：集合结构、线性结构、树状结构和网络结构。表和树是最常用的两种高效数据结构，许多高效的算法能够用这两种数据结构来设计实现。 一、基本分类 数据的逻辑结构指数据元素之间的逻辑关系，分两种，线性结构和非线性结构。 线性结构：有且只有一个开始结点和一个终端结点，并且所有结点都最多只有一个直接前驱和一个直接后继。）线性表就是一个典型的线性结构它有四个基本特征：1．集合中必存在唯一的一个"第一个元素"； 2．集合中必存在唯一的一个"最后的元素"； 3．除最后元素之外，其它数据元素均有唯一的"后继"； 4．除第一元素之外，其它数据元素均有唯一的"前驱"。 相对应于线性结构，非线性结构的逻辑特征是一个结点元素可能对应多个直接前驱和多个直接后继。常见的非线性结构有：树(二叉树等)，图(网等)。 二、常用结构
补码乘法
补码乘法因符号位参与运算,可以完成补码数的“直接”乘法,而不需要求补级。这种直接的 方法排除了较慢的对2求补操作,因而大大加速了乘法过程。 首先说明与直接的补码乘法相联系数学特征。对于计算补码数的数值来说,一种较好的表示 方法是使补码的位置数由一个带负权的符号和带正权的系数。今考虑一个定点补码整数 [N]补＝a n－1a n－2…a1a0,这里a n－1是符号位。根据[N]补的符号,补码数[N]补和真值N 的关系 可以表示成： N＝ n－2 ＋∑a i2i当a n－1＝ 0([N]补为正)时i＝0 n－2 －[1＋∑(1－a i)2i] 当a n－1＝ 1([N]补为负)时i＝0 如果我们把负权因数－2n－1强加到符号位a n－1上,那么就可以把上述方程组中的两个位置 表达式合并成下面的统一形式： (2.29) (2.30) [例19] 已知: [N]补＝ 01101,[－N]补＝10011,求[N]补,[－N]补具有的数值。 [解:]
常规的一位全加器可假定它的3个输入和 2个输出都是正权。这种加法器通过把正权或 负权加到输入/输出端,可以归纳出四类加法 单元。如右表，0类全加器没有负权输入； 1类全加器有1个负权输入和2个正权输入；依次类推。 对0类、3类全加器而言有： S ＝XYZ ＋XYZ ＋XYZ ＋XYZ C ＝XY ＋YZ ＋ZX 对1类、2类全加器,则有 S ＝XYZ ＋XYZ ＋XYZ ＋XYZ C ＝XY ＋XZ ＋YZ 表2.3 四类一般化全加器的名称和逻辑符号 注意,0类和3类全加器是用同一对逻辑方程来表征的,它和普通的一位全加器(0类)是一致 的。这是因为3类全加器可以简单地把0类全加器的所有输入输出值全部反向来得到,反之亦然。 1类和2类全加器之间也能建立类似的关系。由于逻辑表达式具有两级与一或形式,可以用 “与或非”门来实现,延迟时间为2T 。 利用混合型的全加器就可以构成直接补码数阵列乘法器。设被乘数A 和乘数B 是两个5位的二 进制补码数,即 A ＝(a 4)a 3a 2a 1a 0
实验六 复杂模型机的设计与实现
实验五 复杂模型机的设计与实现 一、实验目的 综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的计算机。 二、实验设备 Dais-CMX16+计算机组成原理教学实验系统一台，实验用导线若干。 三、数据格式及指令系统 1. 数据格式 8 其中第7位为符号位，数值表示范围是：≤＜。2. 指令格式 模型机设计四大类指令共16条，其中包括算术逻辑指令、I/O 指令、访问及转移指令和停机指令。 ⑴ 算术逻辑指令 设计9条算术逻辑指令并用单字节表示，寻址方式采用寄存器直接寻址，其格式如下： 其中，OP-CODE 为操作码，Rs 为源寄存器， Rd 为目的寄存器，并规定： 其中9条算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表5-1。 ⑵ 访问指令及转移指令 模型机设计2条访问指令，即存数（STA ）、取数（LDA ），2条转移指令，即无条件转移（JMP ）、 结果为零或有进 位转移指令（BZC ），指令格式为： 其中“0 0 M ”为源码段，2OP-CODE 为目的码段（LDA 、STA 指令使用）。D 为十六位地址段（低八在前，高八随后），M ⑶ I/O 指令
输入（IN）和输出（OUT ⑷停机指令 指令格式如下： HALT指令，用于实现停机操作。 3.指令系统 本模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令9条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。下表列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。 图5-1复杂模型机微程序流程图 按照系统建议的微指令格式，参照微指令流程图，将每条微指令代码化，译成二进制代码，并将二进制代码表转换成十六进制格式文件。 源编码目的编码
《计算机组成原理》课程设计_两个数的乘法运算
《计算机组成原理》课程设计报告课程设计题目：两个数的乘法运算 小组成员： …. 完成日期：第十一周
模型机设计实验 一、实验目的 综合运用所学计算机原理知识，设计并实现较为完整的模型计算机。其功能为： 输入两个数，进行两个正数（二进制4位）的乘法运算,输出结果。 二、实验内容 编写程序，运行程序，观察并记录运行结果。 三、实验仪器 1、ZY15CompSys12BB计算机组成原理及系统结构教学实验箱一台 2、排线若干 3、PC机一台 四、预备知识 1、数据格式 8位，其格式如下： 其中第7位为符号位，数值表示范围是：－1≤X＜127。 2、指令格式 模型机设计四大类指令共十六条，其中包括算术逻辑指令、I/O指令、访问存储器、转移指令和停机指令。 （1）算术逻辑指令 规定： 算术逻辑指令的名称、功能和具体格式见表2—3。 （2）访存指令及转移指令 模型机设计2条访存指令，即存数（STA）、取数（LAD），2条转移指令，即无条件转移（ 负均可）
本模型机规定变址寄存器RI指定为寄存器R2。 （3）I/O指令 其中，在IN 指令中，addr=01，选中“输入”中的开关组作为输入设备，在OUT指令中，addr=10时，表示选中“输出单元”中的数码块作为输出设备。 （4）停机指令 HALT指令，机器码为60H，用于实现停机操作。 3、指令系统 复杂模型机共有16条基本指令，其中算术逻辑指令7条，访问内存指令和程序控制指令4条，输入输出指令2条，其它指令1条。表2-3列出了各条指令的格式、汇编符号、指令功能。 我们依然采用复杂模型机指令系统中的部分指令。 五、实验的机器指令程序如下： 地址内容助记符说明 00 14 IN R0 ; 作计数器用，00000001→R0 01 15 IN R1 ; 输入X的值，0000xxxx→R1 02 05 STA R1 ; X→22H 03 22 04 15 IN R2 ; 输入Y→R2，0000xxxx→R2 05 06 STA R2 ; R2→23H 06 23
试举一个数据结构的例子、叙述其逻辑结构、存储结构、运算三个方面的内容。
数据结构复习笔记 作者: 网络转载发布日期: 无 数据就是指能够被计算机识别、存储和加工处理的信息的载体。 数据元素是数据的基本单位，有时一个数据元素可以由若干个数据项组成。数据项是具有独立含义的最小标识单位。如整数这个集合中，10这个数就可称是一个数据元素.又比如在一个数据库(关系式数据库)中，一个记录可称为一个数据元素，而这个元素中的某一字段就是一个数据项。 数据结构的定义虽然没有标准，但是它包括以下三方面内容：逻辑结构、存储结构、和对数据的操作。这一段比较重要，我用自己的语言来说明一下，大家看看是不是这样。 比如一个表(数据库)，我们就称它为一个数据结构，它由很多记录(数据元素)组成，每个元素又包括很多字段(数据项)组成。那么这张表的逻辑结构是怎么样的呢? 我们分析数据结构都是从结点(其实也就是元素、记录、顶点，虽然在各种情况下所用名字不同，但说的是同一个东东)之间的关系来分析的，对于这个表中的任一个记录(结点)，它只有一个直接前趋，只有一个直接后继(前趋后继就是前相邻后相邻的意思)，整个表只有一个开始结点和一个终端结点，那我们知道了这些关系就能明白这个表的逻辑结构了。 而存储结构则是指用计算机语言如何表示结点之间的这种关系。如上面的表，在计算机语言中描述为连续存放在一片内存单元中，还是随机的存放在内存中再用指针把它们链接在一起，这两种表示法就成为两种不同的存储结构。(注意，在本课程里，我们只在高级语言的层次上讨论存储结构。) 第三个概念就是对数据的运算，比如一张表格，我们需要进行查找，增加，修改，删除记录等工作，而怎么样才能进行这样的操作呢? 这也就是数据的运算，它不仅仅是加减乘除这些算术运算了，在数据结构中，这些运算常常涉及算法问题。 弄清了以上三个问题，就可以弄清数据结构这个概念。 -------------------------------------------------------------------------------- 通常我们就将数据的逻辑结构简称为数据结构，数据的逻辑结构分两大类：线性结构和非线性结构(这两个很容易理解) 数据的存储方法有四种：顺序存储方法、链接存储方法、索引存储方法和散列存储方法。-------------------------------------------------------------------------------- 下一个是难点问题，就是算法的描述和分析，主要是算法复杂度的分析方法及其运用。首先了解一下几个概念。一个是时间复杂度，一个是渐近时间复杂度。前者是某个算法的时间耗费，它是该算法所求解问题规模n的函数，而后者是指当问题规模趋向无穷大时，该算法时间复杂度的数量级。 当我们评价一个算法的时间性能时，主要标准就是算法的渐近时间复杂度，因此，在算法分析时，往往对两者不予区分，经常是将渐近时间复杂度T(n)=O(f(n)简称为时间复杂度，其中的f(n)一般是算法中频度最大的语句频度。 此外，算法中语句的频度不仅与问题规模有关，还与输入实例中各元素的取值相关。但是我们总是考虑在最坏的情况下的时间复杂度。以保证算法的运行时间不会比它更长。 常见的时间复杂度，按数量级递增排列依次为：常数阶O(1)、对数阶O(log2n)、线性阶O(n)、线性对数阶O(nlog2n)、平方阶O(n^2)、立方阶O(n^3)、k次方阶O(n^k)、指数阶O(2^n)。 时间复杂度的分析计算请看书本上的例子，然后我们通过做练习加以领会和巩固。 数据结构习题一 --------------------------------------------------------------------------------