Question

计算机组成原理非基本指令有哪些

RT

Answer 1

010101010101010101

Answer 2

这是一个学术问题啊，够你学很9的~多买点书看看吧

Answer 3

数值数据表示三要素： 数的进位制 数的进位制：常用二进制、八进制、十六进制和十进制· 计算机中采用二进制，为书写方便可采用八进制、十六进制。而人们在日常生活中习惯
　　　　 使用十进制。

　　　· 进位制转换
任意进制转换为十进制数(1) 将任意进制数按权展开；(2) 将多项式各项相加求和。十进制数转换为任意进制数整数部分：除以基数取余数，至到商为零。小数部分：乘以基数整数，至到小数部分为零或达到所需的精度。
　数的编码形式 数的表示格式

　　· 定点数格式：定点格式容许的数值范围有限，但要求的处理硬件比较简单；

　　· 浮点数格式：容许的数值范围很大，但要求的处理硬件比较复杂。

1．定点数表示法

　　　定点指小数点的位置固定，为了处理方便，一般分为定点纯整数和纯小数。

　　　定点纯整数：
　↑小数点位置（隐含）　定点纯小数：
　↑小数点位置（隐含）２．浮点数表示法

　· 小数点的位置是浮动的，其思想来源于科学计数法，一个任意进制数可写为：

　　　 　　　　
　　　　　　　　　 其中:　 　m：尾数，为纯小数
　　　　　　　　　　　　　 　e： 指数，为一个整数
　　　　　　　　　　　　　　 R： 基数，为2的幂次

　· 机器码构成：阶码：表示指数，采用定点整数
　　　　　　　 尾数：采用定点纯小数表示；

　　　格式：（教科书P20）： · 一般表示法
　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　· IEEE754标准

　　　　　　　　　　　　　　　
· 短实数（32位浮点数）：
　
　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　 · 长实数（64位浮点数）：
浮点数的表示范围：3． 十进制数串的表示方法
　　
　　由于人们对十进制比较熟悉，因此在计算机中增加了对十进制运算的支持。

　　两种方式：
　　　　　· 将十进制数变为二进制数运算，输出时再由二进制变为十进制。

　　　　　· 直接的十进制运算要解决的问题：① 十进制数的表示：BCD码
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ② 十进制数的存放形式

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　· 非压缩方式---字符串形式
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　通常用于非数值计算领域
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　· 压缩的十进制数串：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　 分为定长和不定长两种，需要相应的
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 十进制运算器和指令支持。

4． 自定义数据表示

　　　　　· 标志符数据表示

　　　　　· 描述符数据表示

区别： · 标志符与每个数据相连，二者合起来存放在一个存储单元；
　　　　
　　　　　　　　　　　 · 描述符要和数据分开存放；

　　　　　　　　　　　　　　　· 描述符表示中，先访问描述符，后访问数据，至少增加一
　　　　　　　　　　　　　　　　 次访存；
　　　　　　　　　　　　　　　· 描述符是程序的一部分，而不是数据的一部分。 非数值数据表示
　　1． 字符表示： ASCII码（教科书P28表2.1）

　　2． 汉字表示
　　　　汉字因种类繁多，其输入，存储、处理和输出都应采取相应的汉字处理技术。

　　3． 其他非数值数据表示：例声音、图形、图像等，这里不展开讨论。　校验码　　最简单、最广泛应用的校验码是采用一位校验位的奇偶校验码

　　定义：教科书P30 　　奇校验位：公式2.15
　　　　　 　
　　　　　　　　　　　　偶校验位：公式2.16　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　第二节 定点加法、减法运算采用二进制补码加法
　
　　　　　　　加法： [X+Y]补=[X]补+[Y]补 　（mod 2）
　　　　
　　　　　　　减法： [X-Y]补=[X]补+[-Y]补 （mod 2） 溢出概念与检测方法1．溢出原因

　　在计算机中，由于机器码的位数是给定的，即数的表示范围是有限的，所以当运算结果超出给定的取值范围时，便产生了溢出。

2．溢出产生的条件

　　仅当两加数符号相同时，运算结果可能发生溢出。

3．检验溢出的方法

　　· 单符号位法：(1) 判两加数的符号位与结果的符号位是否相异，相异则溢出：
　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　式中：X0、Y0表示两加数的符号位，Z0表示和的符号位

　　　　　　　　　　　　判断电路：
　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　（2）判是否同时产生最高数位进位与符号位进位，仅产生一个进位时
　　　　　　　　　　　 则溢出：
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　V=Cn Cn-1

　　　　　　　　　　　　　　　　　式中：Cn表示符号位进位；Cn-1表示最高数位进位
　
　　　　　　　　　　　判断电路：

　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　· 双符号位法（变形码）： 取双符号位运算，当结果的两个符号位相异时，则产生溢出
　　　　　　　　　　　　　　　 （结果符号取高位符号）：
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　00.xxxx 　　　　　　　11.xxxx
　　　　　　　　　　　　　　　　　+ 00.xxxx 　　　　或 +　11.xxxx
　　　　　　　　　　　　　　　　------------ 　　　　--------------　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　00.xxxx 　　　　　　　11.xxxx 　　　　　　　　　　　　　　　　　　V=Z0 Z0'

　　　　　　　　　　　　　　　　　　式中：X0、Y0、Z0表示被加数、加数、和数双符号位中
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第一符号位；X0'、y0'、Z0'则表示被加数、加
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　数、和数的第二符号位
　　　　　　　　　　　　　　　　　判断电路：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　缺点：需要增加1位加法器电路

基本的二进制加法／减法器　 进位处理方式： · 串行进位（行波进位）

　　　　　　　　　　　　　　 · 并行进位
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　第三节 定点乘法运算原码： 符号位：单独处理（异或产生）

　　　　　 　数值位：求两数绝对值之积

　　　补码： 符号位加入一起运算，参加运算的数是补码原码并行乘法1．不带符号的阵列乘法器

　　· 求解： 第一步：由"与门"求出各乘积项（位积）aibj，称为被加数；

　　　　　　　第二步：由阵列乘法器产生最后乘积。

　　　　　　
　　　　　　　　　　　
　　· 组成： 实现n位×n位乘法时，需要n(n-1)个全加器和n2个"与"门。

　　· 乘法时间估算：设Ta为"与门"传输时间；
　　　　　　　　　　　Tf为全加器（FA）的进位传输延迟时间。
　　　　　　　　　　　　假定：Ta=Tf=2T
　　　　　　　　　　　则：tm = Ta + [(n-1)+(n-1)]×Tf = 2T + (2n-2)×2T=(4n-2)T↑ 　考虑最恶劣的进位延迟，从P1进位产
　　　　 生，串行传送至最后产生P9进位，共
　　　　 延迟(n-1)+(n-1)个Tf时间。· 适用： 原码乘法运算

2．带符号的阵列乘法器 （教科书P41图2.7）：

　　工作原理： · 首先取补（算前求补）→不带符号乘法→结果取补（算后求补）
　　　
　　　　　　　 · 符号单独处理

　　　　　　码并行乘法　 思考：能否直接进行补码乘法运算，而不需算前算后求补，以提高运算速度？关键：找出补码与真值的关系。

1． 补码与真值的关系

　　　设[N]补=an-1 an-2…a1 a0

　　　正数（N≧0）: 　an-1=0 　　[N]补 = N = 0× + an-2…a1 a0

　　　负数（N﹤0）: 　an-1=1 　　[N]补 = + N

　　　　　　　　　　　　　　　　　N = - + [N]补= - + 1× +an-2…a1 a0

　　　　　　　　　　　　　　　　　　= -1× + an-2…a1 a0

　　∴ 补码与真值的转换公式为：教科书P42公式2.29、2.30。

2． 一般化的加法器（考虑有负权输入的，即可以做减法运算）：

　　　　四种输入输出关系见教科书P43表2.33．
　　
３．直接补码阵列除法器：节省了取补时间，大大的加快了乘法的速度

　　　　适用： 补码乘法运算

　　　　特点： 所需时间多，硬件复杂 　第四节 定点除法运算原码除法算法原理· 同原码乘法一样：符号位： 单独处理（异或产生）

　　　　　　　　　　数值位：求两数绝对值之商

　　　二进制除法公式：教科书P45公式

· 两种运算方法：

　　① 恢复余数法：运算步骤不确定，控制复杂，不适合计算机运算。

　　② 加减交替法：不恢复余数，运算步骤确定，适合计算机操作。

　　　　　　　　　 法则：余数为正：商1，下一步作减法；

　　　　　　　　　　　　 余数为负：商0，下一步作加法。

并行除法器　并行除法器也称阵列除法器。

1． 种类：

　　· 恢复余数阵列除法器

　　· 不恢复余数阵列除法器（采用加减交替法原理）

　　· 补码阵列除法器 2．不恢复余数阵列除法器

　　· 结构图见教科书P47图2.9(b)，CAS的结构，图2.9(a)。　　· 工作原理分析：

　　　　例： 设：X=0.101001 ，Y=0.111
　　　　　　 求：X÷Y

　　　　解：[-Y]补 = 1.001

　　　　　　（1）输入X、Y值

　　　　　　　　　X值101001分别送至X1～X6；
　　　　　　　　　Y值111分别送至Y1～Y3。

　　　　　　（2）第一步运算：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　第一步P总是为1，即被除数小于除数，除法可进行
　　　　　　　　　∵ P=1
　　　　　　　　　∴ 第一行CAS作减法运算，由Si产生结果，移位送第二行CAS。

　　　　　 　　　　　 　　　　　 　　　　　0.101001 　加减交替法则：
　　　　　 　　　　　 　　　　　　+ [-Y]补 1.001　　　余数为正：商1，下一步作减法；
　　　　　 　　　　　 　　　　　　------------------ 余数为负：商0，下一步作加法。
　　　　　 　　　　　 　　　　　　　　　　 1.110001　 这步运算结果余数小于0，应商
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 0，且下一步应作加法。现由Ci+1　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　 控制。Ci+1=0商0；且送P端，下
　　　　　　　　　　　　无进位Ci-1=1 　·商0 (q0=1) 　 步作加法。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　·送第二行CAS的P端

　　　　　　（3）第二步运算：

　　　　　　　　　∵ P=0
　　　　　　　　　∴ 第二行CAS作加法运算，由Si产生结果，送第三行CAS。

　　　　　　　　　　　 　第一行运算结果： 1.110001
　　　　　　　　　　　　移位送第二行CAS： 1.10001 　这步运算结果余数大于0，应商1，
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 +Y 0.111　　 且下一步应作加法。现由Ci+1控制。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　--------------- Ci+1=1：商1；且送下一行CAS的P
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.01101　 端，控制下一步运算作减法。　　　
　　　　　　　　　　　　有进位Ci-1=1 　·商1 (q1=1)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　·送第三行CAS的P端
　　　　　
　　　　　　（4）第三步运算：

　　　　　　　　　∵ P=1
　　　　　　　　　∴ 第三行CAS作减法运算，由Si产生结果，送第四行CAS。
　　　　　　　　　　　 　
　　　　　　　　　　　 　第二行运算结果： 0.01101
　　　　　　　　　　　　移位送第三行CAS： 0.1101
　　　　　 　　　　　 　　　　　 + [-Y]补 1.001
　　　　　　　　　　　　　　　　　　----------------　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.1111
　　　　　　　　　　　　无进位Ci-1=1 　·商0 (q2=1)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　·送第四行CAS的P端

　　　　　　（5）第四步运算：
　
　　　　　　　　　∵ P=0
　　　　　　　　　∴ 第四行CAS作加法运算，由Si产生余数r3、r4、r5、r6。

　　　　　　　　　　　 　第三行运算结果： 1.1111
　　　　　　　　　　　　移位送第四行CAS： 1.111
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　+ Y 0.111
　　　　　　　　　　　　　　　　　　----------------　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　0.110
　　　　　　　　　　　　有进位Ci-1=1 → 商1 (q3=1)　　　　　　　　　　　　　 　　　
　　　　　　　　　　　　r3、r4、r5、r6 = 0110
　　　　　　　　　故得：
　　　　　　　　　　　　商q = q0.q1q2q3 = 0.101
　　　　　　　　　　　　余数r = 0.00 r3r4r5r6 = 0.000110第五节 定点运算器的组成辑运算　　· 逻辑数概念：不带符号的二进制数。

　　· 基本逻辑运算：逻辑非、逻辑加、逻辑乘、逻辑异多功能算术／逻辑运算单元（ALU）　
　　ALU是运算器的核心部件。

　　举例：74181ALU，可进行四位并行算术/逻辑运算。

　　特点：· 多功能：① 控制端M用来控制作算术运算还是逻辑运算

　　　　　　　　　　　　M＝0时，为算术运算；

　　　　　　　　　　　　M＝1时，为逻辑运算。

　　　　　　　　　　 ② 正逻辑工作或负逻辑工作

　　　　　　　　　　　　正逻辑："逻辑1"用高电平表示；

　　　　　　　　　　　　　　　　"逻辑0"用低电平表示；

　　　　　　　　　　　　负逻辑："逻辑1"用低电平表示；

　　　　　　　　　　　　　　　　"逻辑0"用高电平表示；

　　　　　　　　　　 ③ 4个工作方式选择端

　　　　　· 快速运算：片内采用先行进位方式

Answer 4

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