计算机组成原理逻辑运算

组成原理课程设计说明书

计算机组成原理算法实现（三）

专业计算机科学与技术

学生姓名

班级

学号

指导教师

完成日期

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

内容：计算机组成原理算法实现（五）

要求：课题③能够实现逻辑运算（逻辑非、逻辑加、逻辑乘、逻辑异）、定点整数的单符号位补码加减运算、定点整数的原码一位乘法运算和浮点数的加减运算。

3 功能模块详细设计

3.1 主窗体设计

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，三次口令输入错误应该禁止使用。具体现实如下：

窗体由visual studio 2017 中c#窗体设计中的各种UI插件完成，如label、button、textbox、messagebox等插件组合完成，在插件的使用中还可以改变字体背景大小颜色，例如我插入了图片，label背景颜色为透明。插件还可以输入口令后直接回车进入

在进入此页面后，未显示任何菜单栏选项，只有正确输入口令后方可进入菜单窗体进行能使用，三次失败后便立即退出，此处用到了ｉｆ（ｅｑｕａｌ（））语句，只有密码相等才可以效果图如下：

这些弹窗均由messagebox插件完成。

3.2菜单窗体

这些便是这次实验设计的所完成的主要功能，包括逻辑运算、定点整数的补码加减，定点整数的原码乘法，浮点数的加减运算.此外，窗体的交替由 hide（）和show（）方法表示。

3.3 逻辑运算窗体设计

逻辑运算分为逻辑加、逻辑非，逻辑乘和逻辑异，即上课所学的交非并异或四种逻辑运算，主要由textbox插件接收输入的数字，然后通过if语句判断进行结果输出，如非运算就是“1”→“0”，“0”→“1”,通过数组遍历，一个一个往后检查直至全部替换完毕，逻辑乘即是并，逻辑非关键代码如下所示：

if (a[i] == '0') d[i] = '1';

if (a[i] == '1') d[i] = '0';

}

c = new string(d);

通过实体化具体输出后进行数组遍历改变，同理其余的逻辑运算只需要加上if 语句条件，结果效果如下图所示：

另外，输入按钮由foucus()函数控制，点击输入后无论鼠标原来在哪，都会重新在第一行，返回依然是hide() 和show()函数，即隐藏此页面，显示菜单窗体。

3.4 定点整数的单符号位加减运算

加减运算通过求出原码反码补码然后利用补码进行加法运算，运用到了自定义函数，附于附录之中。首先定义原码函数，即将符号位换位0或1表示，接着运用if函数进行取反，最后判断最后一位求出补码。效果图如下

如果是减法的话，便是求出第二个数相反数的补码，再次相加，此时再自定义三个函数，唯一区别在于原码，即如果是“＋”是“0”，而“-”是“1”，最后补码套用加法函数这样：

this.no4.Text=(AddBinary(BM(FM(YM(this.no1.Text))),BM(FM(JYM(this.no2.Te xt)))));效果图如下：

3.5 定点整数的原码乘法窗体设计

定点整数原码的乘法，是基于加法之上的，在进行每一次求积的过程时，都需要将乘积保存下来，按照我的设计思路，实现方法如下所述：

首先，创建BYM（）函数，这个函数的目的是将带符号的定点整数化为原码进行此后的运算，然后开始一位一位的进行乘法运算，最后，乘法的关键，自定义了一个乘法函数YMYWmultip（），自己理解的位置的关系进行加法，最后，通过逻辑异或运算，即同号为0，保证结果的符号正确。

3.6 浮点数的加减运算窗体设计

浮点数的加减运算是上课时老师一步一步做的，在实现这个功能时，逻辑是与写题时相同的，首先将阶码和尾数变成原码，接着反码、补码。第一步，对阶，第一个数和第二个数进行对阶，产生偏移量改变阶码，第二步，尾数求和，尾数的补码相加，第三步，规格化，再次产生偏移量，改变阶码，继而进行尾数处理，最后，判断溢出。再次让补码变成原码输出。而减法不同的便是尾数求和这一步，原理与前面的单符号位加减运算相同，区别在于符号位由一位变为两位。以上均要判断正负溢出，具体在代码之中，效果图如下：

3.7 窗体的美观设计

在c#窗体设计中，有许多可以美观优化的地方，这些均可以使用插件的属性进行设计改变。如：

颜色，字体大小，名称，背景图片都可以在这一栏进行设计，比如，我在插件ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ中插入图片，其余插件为透明色，边框为粉红，窗体弹出设为居中，使窗体更美观简洁。

4 设计小结

这次计算机组成原理课设大大提升了我的c#编程能力，原先没有掌握的的数据类型转换，基本函数也在大脑中留下了记忆，在这次实验中，同学们积极讨论，使自己对于补码和浮点数的相关知识得到了夯实巩固，其原理得到了理解，感谢于同学的帮助，原先我们大部分是编程控制台代码，这一次，是窗体设计，受益良多，自身又得到了提高。

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.

[1] 明日科技. c#从入门到精通（第三版）[M]. 北京: 清华大学出版社, 2010.

附录代码

主窗体代码

public partial class Form1 : Form

{

int n = 3;

public Form1()

{

InitializeComponent();

}

private void groupBox1_Enter(object sender, EventArgs e)

{

}

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

string kl = this.textBox1.Text;

if (kl.Equals(""))

{

n--;

MessageBox.Show("口令不能为空！你还有" + n + "次机会");

}

else

{

if (kl.Equals("111"))

{

MessageBox.Show("登录成功！");

new Form7().Show();

this.Hide(); }

else

{

n--;

MessageBox.Show("口令错误！你还有"+n+"次机会");

}

}

if (n < 1) { this.Close(); }

}

private void

textBox1_TextChanged(object sender, EventArgs e) {

}

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)

{

}

}

菜单代码：

public partial class Form7 : Form

{

public Form7()

{

InitializeComponent();

}

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

new Form2().Show();

this.Hide();

}

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)

{

new Form3().Show();

this.Hide();

}

private void button3_Click(object sender, EventArgs e)

{

new Form4().Show();

this.Hide();

}

private void button4_Click(object sender, EventArgs e)

{