计算机原理课程设计(4)

课程设计说明书计算机组成原理算法实现（四）专业 计算机科学与技术学生姓名 王亚飞 班级 D 计算机132 学号1320704223 指导教师 花小朋 完成日期2016年1月22日1 课程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 课程设计内容与要求2.1 题目计算机组成原理算法实现（四）2.2 功能能够实现机器数的真值还原（定点小数）、定点小数的单符号位补码加减运算、定点小数的补码乘法运算和浮点数的加减运算。

（1）系统进入（主）窗体的设计：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。

（2）选择主窗体中“定点小数真值还原”时进入下图所示的窗体：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。

输入一个定点小数形式的机器数（如：1.1001）后，按“原—〉真值”、“反—〉真值”、“补—〉真值”或“移—〉真值”按钮中的任一个后，将在第二个文本框中显示对应的真值。

选择“返回”按钮时回到主窗体。

（3）选择主窗体中的“定点小数单符号位补码加减运算”时进入如下图所示的窗体：操作时首先选择“输入”按钮输入参与运算的数据，然后再选操作按钮。

当单击“加法”、“减法”第三、四个文本框显示对应的结果。

选择“返回”按钮时回到主窗体。

（4）选择主窗体中的“定点小数原码乘法”时进入如下图所示的窗体：操作时首先选择“输入”按钮输入参与运算的数据，然后再选操作按钮。

当单击“乘法”时第三个文本框显示对应的结果。

选择“返回”按钮时回到主窗体。

（5）选择主窗体中的“浮点数的加减运算”时进入下图所示的窗体：先选择“输入”按钮输入参与运算的数据，再选操作按钮。

当单击“加法”和“减法”时下列文本框显示对应的结果：加法的阶码和尾数、减法的阶码和尾数。

选择“返回”按钮时回到主窗体。

（6）选择主窗体中的“帮助”进入下图所示的窗体：阅读完文字后，可使用“关闭”按钮返回主窗口。

3 功能模块详细设计3.1 功能介绍3.2实现方法(1)登录界面设计思路界面：整个布局使用了LinearLayout,设置 android:orientation="vertical"就可以让所有控件以水平方式来排列，LinearLayout作为容器来承载控件，布局中第一个控件是TextView,值为“计算机组成原理算法实现（4）”，第二个控件是EditText,EditText是文本输入框，最后一个控件是Button控件，用于确定来绑定事件。

功能：Buttton绑定了一个监听点击的一个事件，在这个方法体中，主要写了，获得EditText的字符串消息和Intnet跳转，Intent是Android中的一个类，用于控件不同地Activity跳转，从而实现可以在手机上看到不同的画面，这里的Intent 跳转到主界面，这也是程序的唯一入口地址。

当口令正确，就可以进入主界面，如果连续三次错误程序将被锁死，无法打开。

（2）主界面设计思路界面：在主界面中使用了NavigationView，NavigationView采用最Google最新的Material Design,它是一个很新并且重要的Material Design组件。

在Material Design中，Navigation drawer导航抽屉，被设计用于应用导航，提供了一种通用的导航方式，体现了设计的一致性。

而NavigationView的典型用途就是配合之前v4包的DrawerLayout，作为其中的Drawer部分，即导航菜单的本体部分。

NavigationView是一个导航菜单框架，使用menu资源填充数据，使我们可以更简单高效的实现导航菜单。

它提供了不错的默认样式、选中项高亮、分组单选、分组子标题、以及可选的Header。

功能：这里的导航菜单设置了四个ITEM，分别是“机器数的真值还原”，“定点小数符号位的补码加减运算”，“定点小数原码的乘法运算”和“浮点数的加减运算”，点击对应的ITEM分别会跳到相应的界面，从而实现了界面的跳转，具体的操作将会在别人Activity处理。

（3）机器数的真值还原设计思路界面：在这个UI中，设置了较多的控件，首先第一个是EditText,用于输入信息，第二个和第三个控件都是TextView,不同的是第一个只是用来提示用户下面是真值，所以这里的Text属性就被设置了“真值是”，第三个真正用来显示所求的结果的，然后依次放了几个Button，用来触发事件。

功能：第一个Button是原码求真值的，我们所输入的是定点小数所以是符合原码的不用再做处理，第二个Button是“反码-->真值”，当得到所输入的数据后，对这个定点小数小数点以后的数据进行取反，取反的数据再与符号位连接起来就得到“反码-->真值”的值了。

第三个Button是用来“补码-->真值”，因为补码是在反码基础上取反加1就好，所以可以复用求反码的方法，在此基础上加1，便取到补码到真值的值了。

第四个Button是“移码”复用第三个Button的方法，只要对符号位替换掉就好了。

（4）定点小数的单符号位的补码加减运算设计思路界面：UI布居中，有两个EditText,分别输入两个定点小数，两个TextView用来显示求和的结果，和相减的结果，四个Button按钮用来触发事件。

功能：点击“减法”会获得两个输入框中补码相加的结果，在TextView中显示，点击“加法”会对两个输入框的值进行相加，加的结果会显示在TextView中，以供用户观察。

点击“返回”会直接退出这个界面，回到主界面，点击“清除”会清除输入框中的值。

代码处理首先是取得两个ExitText中的值，程序得到的值会进行判断是正是负，如果是正的直接处理，如果是负的会把它写成加一个负数的形式，调用相加的方法，最后加上符号位，最后返回一个字符串。

（5）定点小数原码乘法运算设计思路界面：UI中有两个EditText,一个TextView以及三个Button。

功能：点击输入会获得第一个EditText的焦点，点击乘法会对两个输入框的值进行相乘，乘的结果会显示在TextView中，以供用户观察。

点击“返回”会直接退出这个界面，回到主界面。

定点小数原码乘法的原理是，符号位相同得正，不同为负，然后对后边字符串中的内容进行遍历，第一个数的最后一位依次与第二个数的个个位置的数相乘，保存在一个字符串数组中，最后对这个数组进行二进制加法运算，返回这个结果。

（6）浮点数的加减运算设计思路界面：UI布居中，有四个EditText,分别输入两个浮点小数，四个TextView用来显示求和的结果，和相减的结果，四个Button按钮用来触发事件。

功能：点击“输入”会获得第一个EditText的焦点，点击乘法会对四个输入框的值进行浮点数加减，乘的结果会显示在TextView中，以供用户观察。

点击“返回”会直接退出这个界面，回到主界面。

4 设计小结为期一周的课程设计就这样结束了。

在程序设计的时也遇到了很多的问题，刚刚看到这个题目时觉得挺简单，后来慢慢的发现并非如此。

当你真正要去做一个东西的时候，会面临比平常多的问题。

经过本次课程设计，发现做软件真的需要做很多工作，不仅仅是敲代码。

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关Android方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题。

在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。

同时，设计让我感触很深。

使我对抽象的理论有了具体的认识。

参考文献[1] 白中英. 计算机组成原理（第五版）[M]. 北京: 科学出版社, 2010.[2]耿祥义《Java2实用教程》[M].北京：清华大学出版社2006.08部分代码Util.javapackage com.wyf.king.myapplication;public class Util {/****** 求补码* @param str String** @return String*/public String getBuMa(String str){String buMa;if(NotRight(str)){return "数据不会法！！！";}else if(str.charAt(0)=='0'){System.out.println("我是正数");return str;}else {buMa=str.substring(0,2)+QuFan(str.substring(2,str.length()));System.out.println("前两个是"+str.substring(0, 2));System.out.println("我是负数");return buMa;}}/*** 对字符串取反* @param str String* @return String*/public String QuFan(String str){System.out.println("取反的字符串是"+str);str=str.replace("1","*");str=str.replace("0","1");str=str.replace("*","0");System.out.println("取反后是："+str);return str;}public boolean NotRight(String str) {// Pattern pattern = pile("[0-1]"); // Matcher matcher = pattern.matcher(str);// if (matcher.find()) {// return true;// }return false;}/*** 定点小数加法运算* @param one String* @param two String* @return String*/public String DingJiaJian(String one,String two) {one=getBuMa(one);two=getBuMa(two);String result="";int len;String temp=null;if(one.length()<two.length()){temp=one;one=two;two=temp;}boolean jinwei[]=new boolean[one.length()];{len=two.length();result=one.substring(len);System.out.println("len是从这里开始的"+result);for(int i=len-1;i>=0;i--){if(one.charAt(i)=='.'){jinwei[i]=true;result="."+result;continue;}intsum=(int)(one.charAt(i)+two.charAt(i));System.out.println(sum);System.out.println("one的值是"+one.charAt(i)+"two的值是"+two.charAt(i)+"sum是"+sum);System.out.println('2');if(sum==98){jinwei[i]=true;if((i+1)<two.length()&&jinwei[i+1]) {temp="1"+result;result=temp;}else {temp="0"+result;result=temp;}}else if (sum==97){if((i+1)<two.length()&&jinwei[i+1]==true) {temp="0"+result;result=temp;jinwei[i]=true;}else {temp="1"+result;result=temp;jinwei[i]=false;}}else if (sum==96) {if(jinwei[i+1]){temp="1"+result;result=temp;}else {temp="0"+result;result=temp;}jinwei[i]=false;}else {}if(i==0){if(jinwei[0]&&jinwei[2]||!jinwei[0]&&!jinwei[2]){return result;}}}}return "内存溢出";}public String DingJianFa(String one,String two) {System.out.println("two is"+two);if(two.charAt(0)=='0'){two="1"+two.substring(1);}else {two="0"+two.substring(1);}return DingJiaJian(one, two);}/*** 原码乘法运算* @param one String* @param two String* @return String*/public String YuanCheng(String one,String two) {String result;String temp="";//保留正负号if(one.charAt(0)==two.charAt(0))result="0.";else {result="1.";}String a=result;result="0";one=one.substring(2);two=two.substring(2);char first[]=one.toCharArray();char second[]=two.toCharArray();int len1=first.length;int len2=second.length;char aa[]=new char[100];if(len1<len2){aa=first;first=second;second=aa;}String meiHang[]=new String[second.length*second.length];int len=first.length;for(int i=0;i<len;i++){for(int j=0;j<second.length;j++){if(first[i]=='1'&&second[i]=='1'){temp="1"+temp;}else{temp="0"+temp;}}for(int j=1;j<=i;j++)temp=temp+"0";meiHang[i]=temp;temp="";System.out.println("每行的数据："+meiHang[i]);result=ErJiaFa(meiHang[i],result);}return a+result;}/******************二进制加法器************************/public String ErJiaFa(String one,String two){String result="";int len=0;String temp=null;if(one.length()<two.length()){temp=one;one=two;two=temp;}boolean jinwei[]=new boolean[one.length()+2];int len1=one.length();int len2=two.length();for (int i = 0; i < len1-len2; i++){two="0"+two;}for (int i = len1-1;i>=0; i--){char a=one.charAt(i);char b=two.charAt(i);if((a=='1'&&b=='1'&&(jinwei[i+1]==true))){result="1"+result;jinwei[i]=true;}elseif((a=='1'&&b=='1'&&jinwei[i+1]==false)){result="0"+result;jinwei[i]=true;}elseif((a=='0'&&b=='0'&&jinwei[i+1]==true)){result="1"+result;}elseif((a=='0'&&b=='0'&&jinwei[i+1]==false)){result="0"+result;}elseif(jinwei[i+1]==true&&(a=='1'&&b=='0'||a=='0'&&b==' 1')){result="0"+result;jinwei[i]=true;}elseif(jinwei[i+1]==false&&((a=='1'&&b=='0')||(a=='0'&&b =='1'))){result="1"+result;jinwei[i]=false;System.out.println("我错了"+result);}System.out.println("result"+result);}if (jinwei[0]){result="1"+result;}return result;}}FuDianShuUtil.javapackage com.wyf.king.myapplication;/*** Created by King on 2016/1/20.*/public class FuDianShuUtil {public String FuDianShuJia(String j1 ,String j2,String t1,String t2){String result1=null,result2=null;String s2_=t1;char b1_[]=new char[s2_.length()-1];s2_.getChars(0,2,b1_,0);s2_.getChars(3,s2_.length(),b1_,2);C.原_补(b1_);String s2=new String(b1_);String s4_=t2;char b2_[]=new char[s4_.length()-1];s4_.getChars(0,2,b2_,0);s4_.getChars(3,s4_.length(),b2_,2);C.原_补(b2_);String s4=new String(b2_);String s1=j1;char a1[]=s1.toCharArray();C.原_补(a1);String s3=j2;char a2[]=s3.toCharArray();C.原_补(a2);B.减(a1,a2,a1); //对阶C.原_补(a1);int p=C.二_十(new String(a1,2,3));char b1[]=new char[p+s2.length()];for(int i=0;i<p+s2.length();i++) b1[i]='0';char b2[]=new char[p+s4.length()];for(int i=0;i<p+s2.length();i++) b2[i]='0';if(a1[0]=='0'){s1.getChars(0, s1.length(), a1, 0);s2.getChars(0, s2.length(), b1, 0);s4.getChars(0, s4.length(), b2, p);}else{s3.getChars(0, s3.length(), a1, 0);s2.getChars(0, s2.length(), b1, p);s4.getChars(0, s4.length(), b2, 0);}B.加(b1, b2, b1); //尾数相加String s=new String(b1);if(s.startsWith("01")||s.startsWith("10")) //右规{for(int i=b1.length-1;i>=1;i--) b1[i]=b1[i-1];C.加一(a1);}else if(s.startsWith("00")) //左规{int t=s.indexOf("1")-2 ;for(int i=0;i<b1.length-t;i++) b1[i]=b1[i+t]; //左移for(int i=b1.length-t;i<b1.length;i++) b1[i]='0';String t_=Long.toBinaryString(t);char a1_[]=new char[5];for(int i=0;i<5;i++) a1_[i]='0';t_.getChars(0,t_.length(),a1_,a1.length-t_.length());B.减(a1, a1_, a1);}else if(s.startsWith("11")){int t=s.indexOf("0")-2 ;for(int i=0;i<b1.length-t;i++) b1[i]=b1[i+t];for(int i=b1.length-t;i<b1.length;i++) b1[i]='0';String t_=Long.toBinaryString(t);char a1_[]=new char[5];for(int i=0;i<5;i++) a1_[i]='0';t_.getChars(0,t_.length(),a1_,a1.length-t_.length());B.减(a1, a1_, a1);}if(b1[b1.length-p]=='1') //舍入{String code=new String(b1,0,b1.length-p);char c[]=code.toCharArray();C.加一(c);b1=c;String code_=new String(b1);if(code_.startsWith("01")||code_.startsWith("10")) //右规{for(int i=c.length-1;i>=1;i--) c[i]=c[i-1];C.加一(a1);}}if(a1[0]=='0'&&a1[1]=='1'||a1[0]=='1'&&a1[1]=='0'){return "结果溢出@结果溢出";}else{C.原_补(a1);if(a1[0]=='0') { a1[0]=' '; a1[1]=(char)('+');}else {a1[0]=' '; a1[0]=(char)('-');}String code1=new String(a1);// result1=code1;C.原_补(b1);if(b1[0]=='0') { b1[1]='0'; b1[0]=(char)('+');}else {b1[1]='0'; b1[0]=(char)('-');}StringBuffer code2_=new StringBuffer(new String(b1));code2_.insert(2,".");String code2=new String(code2_);// result=code2;return code1+"@"+code2;}}public String FuDianShuJian(String j1 ,String j2,String t1,String t2){String result=null;String s2_=t1;char b1_[]=new char[s2_.length()-1];s2_.getChars(0,2,b1_,0);s2_.getChars(3,s2_.length(),b1_,2);C.原_补(b1_);String s2=new String(b1_);String s4_=t2;char b2_[]=new char[s4_.length()-1];s4_.getChars(0,2,b2_,0);s4_.getChars(3,s4_.length(),b2_,2);C.原_补(b2_);String s4=new String(b2_);String s1=j1;char a1[]=s1.toCharArray();C.原_补(a1);String s3=j2;char a2[]=s3.toCharArray();C.原_补(a2);B.减(a1,a2,a1); //对阶C.原_补(a1);int p=C.二_十(new String(a1,2,3));char b1[]=new char[p+s2.length()];for(int i=0;i<p+s2.length();i++) b1[i]='0';char b2[]=new char[p+s4.length()];for(int i=0;i<p+s2.length();i++) b2[i]='0';if(a1[0]=='0'){s1.getChars(0, s1.length(), a1, 0);s2.getChars(0, s2.length(), b1, 0);s4.getChars(0, s4.length(), b2, p);}else{s3.getChars(0, s3.length(), a1, 0);s2.getChars(0, s2.length(), b1, p);s4.getChars(0, s4.length(), b2, 0);}B.减(b1, b2, b1); //尾数相String s=new String(b1);if(s.startsWith("01")||s.startsWith("10")) //右规{for(int i=b1.length-1;i>=1;i--) b1[i]=b1[i-1];C.加一(a1);}else if(s.startsWith("000")) //左规{int t=s.indexOf("1")-2 ;for(int i=0;i<b1.length-t;i++) b1[i]=b1[i+t]; //左移for(int i=b1.length-t;i<b1.length;i++) b1[i]='0';String t_=Long.toBinaryString(t);char a1_[]=new char[5];for(int i=0;i<5;i++) a1_[i]='0';t_.getChars(0,t_.length(),a1_,a1.length-t_.length());B.减(a1, a1_, a1);}else if(s.startsWith("111")){int t=s.indexOf("0")-2 ;for(int i=0;i<b1.length-t;i++) b1[i]=b1[i+t];for(int i=b1.length-t;i<b1.length;i++) b1[i]='0';String t_=Long.toBinaryString(t);char a1_[]=new char[5];for(int i=0;i<5;i++) a1_[i]='0';t_.getChars(0,t_.length(),a1_,a1.length-t_.length());B.减(a1, a1_, a1);}if(b1[b1.length-p]=='1') //舍入{String code=new String(b1,0,b1.length-p);char c[]=code.toCharArray();C.加一(c);b1=c;String code_=new String(b1);if(code_.startsWith("01")||code_.startsWith("10")) //右规{for(int i=c.length-1;i>=1;i--) c[i]=c[i-1];C.加一(a1);}}if(a1[0]=='0'&&a1[1]=='1'||a1[0]=='1'&&a1[1]=='0'){result= "结果溢出@结果溢出";}else{C.原_补(a1);if(a1[0]=='0') { a1[0]=' '; a1[1]=(char)('+');}else {a1[0]=' '; a1[0]=(char)('-');}String code1=new String(a1);// result1=code1;C.原_补(b1);if(b1[0]=='0') { b1[1]='0'; b1[0]=(char)('+');}else {b1[1]='0'; b1[0]=(char)('-');}StringBuffer code2_=new StringBuffer(new String(b1));code2_.insert(2,".");String code2=new String(code2_);// result2=code2;result= code1+"@"+code2;}return result;}}class C{static void 原_补(char a[]) //双符号位原-补{String s=new String(a);if(s.startsWith("1")){s.getChars(stIndexOf("1"), s.length(), a, stIndexOf("1"));s=s.substring(2,stIndexOf("1"));s=s.replaceAll("0", ";");s=s.replaceAll("1", "'");s=s.replaceAll(";", "1");s=s.replaceAll("'", "0");s.getChars(0,s.length(),a,2);}}static int 二_十(String s){int p=0,m=0;for(int i=s.length()-1;i>=0;i--){char c=s.charAt(i);int a=Integer.parseInt(""+c);p=p+(int)(a*Math.pow(2,m));m++;}return p;}static void 加一(char a[]){String s=new String(a);s.getChars(0,stIndexOf("0"),a,0);Stringss=s.substring(stIndexOf("0"),s.length());ss=ss.replaceAll("0", ";");ss=ss.replaceAll("1", "'");ss=ss.replaceAll(";", "1");ss=ss.replaceAll("'", "0");ss.getChars(0,ss.length(),a,stIndexOf("0"));}}class B{static void 加(char a1[],char a2[],char b[]){int temp=0;int n=a1.length-1;for(int i=n,j=n,m=n;i>=0;i--,j--,m--){if(a1[i]=='0'&&a2[j]=='0'&&temp==0){b[m]='0';temp=0;}elseif(a1[i]=='0'&&a2[j]=='1'&&temp==0||a1[i]=='1'&&a2[j ]=='0'&&temp==0||a1[i]=='0'&&a2[j]=='0'&&temp==1){b[m]='1';temp=0;}elseif(a1[i]=='1'&&a2[j]=='1'&&temp==0||a1[i]=='0'&&a2[j ]=='1'&&temp==1||a1[i]=='1'&&a2[j]=='0'&&temp==1){b[m]='0';temp=1;}elseif(a1[i]=='1'&&a2[j]=='1'&&temp==1){b[m]='1';temp=1;}}}static void 减(char a1[],char a2[],char b[]){String s=new String(a2);s.getChars(stIndexOf("1"), s.length(), a2, stIndexOf("1"));s=s.substring(0,stIndexOf("1"));s=s.replaceAll("0", ";");s=s.replaceAll("1", "'");s=s.replaceAll(";", "1");s=s.replaceAll("'", "0");s.getChars(0,s.length(),a2,0);B.加(a1,a2,b);}}。