授課內(nèi)容計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概論課時(shí)2所用教材王煒主編《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》教學(xué)目標(biāo)1．了解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成，理解計(jì)算機(jī)軟件與硬件的關(guān)系，掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，熟悉虛擬機(jī)器的概念；2.理解存儲控制原理，掌握計(jì)算機(jī)硬件基本組成與計(jì)算機(jī)各部件的功能；3.理解計(jì)算機(jī)的主要性能指標(biāo)。教學(xué)重點(diǎn)1．計(jì)算機(jī)硬件基本組成與功能。教學(xué)難點(diǎn)1．存儲控制原理。教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)思路（1）通過講解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成以及計(jì)算機(jī)軟件與硬件的關(guān)系，讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)；（2）通過詳細(xì)介紹計(jì)算機(jī)硬件基本組成與計(jì)算機(jī)各部件的功能，使學(xué)生深刻理解存儲控制原理。2.教學(xué)手段（1）通過講解基礎(chǔ)知識，講解結(jié)束后進(jìn)行疑難解答；（2）對于重點(diǎn)知識可通過列舉經(jīng)典案例來進(jìn)行講解。教學(xué)內(nèi)容討論問題：1.軟硬件功能究竟怎樣分配？由什么決定？2.計(jì)算機(jī)的發(fā)展給我們帶來了什么影響？內(nèi)容大綱：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡介計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由“軟件”和“硬件”兩大部分組成。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件、硬件概念硬件計(jì)算機(jī)的實(shí)體部分，是組成計(jì)算機(jī)的所有電子元器件和機(jī)械部件的總和，也稱為硬設(shè)備、機(jī)器系統(tǒng)或裸機(jī)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成按功能來分可分為：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件，它們通過總線等聯(lián)結(jié)為一個有機(jī)的整體。軟件軟件是相對于硬件而言的，是用戶與系統(tǒng)之間的接口界面。它由人們事先編制成的各類特殊功能信息組成。軟件通常分為兩大類：系統(tǒng)軟件（又稱系統(tǒng)程序）、應(yīng)用軟件（又稱應(yīng)用程序）。硬件與軟件的關(guān)系硬件與軟件的組合構(gòu)成了完善實(shí)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。硬件是軀體，是物質(zhì)基礎(chǔ)；軟件是智慧，是靈魂，是硬件功能的完善與擴(kuò)充。二者相互滲透、相互依存、互相配合、互相促進(jìn)，缺一不可。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)（從語言功能層次劃分）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是一個由硬件、軟件組成的多級層次結(jié)構(gòu)，它通常由微程序級、實(shí)際機(jī)器級、操作系統(tǒng)級、匯編語言級、高級語言級組成，每一級上都能進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，且得到下面各級的支持。計(jì)算機(jī)組成、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)組成、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)是三個不同的概念。計(jì)算機(jī)硬件的基本組成存儲程序控制原理1945年，美籍匈牙利數(shù)學(xué)家vonNeumann（馮·諾依曼）等在賓夕法尼亞大學(xué)研制EDVAC（電子離散變量自動計(jì)算機(jī)）時(shí)提出：計(jì)算機(jī)要自動完成解題任務(wù)，必須將事先設(shè)計(jì)好的、用以描述計(jì)算機(jī)解題過程的程序如同數(shù)據(jù)一樣，采用二進(jìn)制形式存儲在機(jī)器中，計(jì)算機(jī)在工作時(shí)自動高速地從計(jì)算機(jī)中逐條取出指令并加以執(zhí)行。馮·諾依曼計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)非馮化馮·諾依曼計(jì)算機(jī)具有如下特點(diǎn)：（1）計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、存儲器、控制器和輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部件組成；（2）指數(shù)混存，二進(jìn)制碼表示，按地址訪問；（3）指令由操作碼和地址碼組成，在存儲器中順序存放；（4）以運(yùn)算器為中心集中控制。計(jì)算機(jī)硬件各部件的基本作用與功能現(xiàn)代計(jì)算機(jī)以存儲器為中心，其結(jié)構(gòu)如圖所示：計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)和分類計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)計(jì)算機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)涉及很多因素，例如它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件組成、外設(shè)配置、軟件種類等，因此，評價(jià)計(jì)算機(jī)應(yīng)該綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)。常用的計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)包括：主頻、運(yùn)算速度、運(yùn)算精度、存儲容量、存取周期等。小結(jié)1．簡單介紹了計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；2.詳細(xì)介紹了計(jì)算機(jī)硬件的基本組成及存儲控制原理；3.介紹了計(jì)算機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)。思考作業(yè)1．什么是計(jì)算機(jī)硬件、軟件？二者關(guān)系如何？2.計(jì)算機(jī)可分為那幾個層次？各有什么特點(diǎn)？3.馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)是什么？

授課內(nèi)容計(jì)算機(jī)發(fā)展、應(yīng)用與分類課時(shí)2所用教材王煒主編《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》教學(xué)目標(biāo)1．了解計(jì)算機(jī)發(fā)展史；2.計(jì)算機(jī)分類及計(jì)算機(jī)應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)1．計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程及趨勢；2.計(jì)算機(jī)分類及應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)1．計(jì)算機(jī)分類方法。教學(xué)設(shè)計(jì)1.教學(xué)思路（1）通過回顧計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史讓學(xué)生梳理內(nèi)在規(guī)律，并以此對未來趨勢進(jìn)行展望；（2）按不同的標(biāo)準(zhǔn)講計(jì)算機(jī)的分類及其應(yīng)用，讓學(xué)生從多個角度了解計(jì)算機(jī)的功能用途。2.教學(xué)手段（1）通過案例式教學(xué)介紹計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程中的典型機(jī)器和代表人物讓學(xué)生對發(fā)展歷史有更生動具體的了解；（2）通過啟發(fā)式教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生思考計(jì)算機(jī)可以如何分類及有何作用。教學(xué)內(nèi)容討論問題：1.摩爾定律會一直持續(xù)下去嗎？2.未來計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)會向什么方向發(fā)展？內(nèi)容大綱：計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程1. 手工計(jì)算階段2. 機(jī)械計(jì)算階段3. 電子計(jì)算階段電子數(shù)字計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程第一代（1946-1958）電子管5千~4萬（次/秒)第二代（1958-1964）晶體管幾十萬~百萬（次/秒）第三代（1964-1975）中小集成電路百萬~幾百萬（次/秒）第四代（1975-當(dāng)代）大規(guī)模集成電路幾百萬~幾億（次/秒）計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢1. 微型化2. 模塊化3. 網(wǎng)絡(luò)化4. 智能化計(jì)算機(jī)的分類1. 按信息的形式及處理方式分2. 按計(jì)算機(jī)的用途3. 按計(jì)算機(jī)的規(guī)模（1）巨型機(jī)Supercomputer（2）大型計(jì)算機(jī)LargeScaleComputer/Mainframe（3）小型計(jì)算機(jī)Minicomputer（4）微型計(jì)算機(jī)Microcomputer（5）單片計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1. 科學(xué)計(jì)算2. 數(shù)據(jù)處理3. 自動控制4. 輔助設(shè)計(jì)／制造／分析／教學(xué)5. 人工智能小結(jié)1．介紹了計(jì)算機(jī)的發(fā)展簡史及趨勢2.總結(jié)了計(jì)算機(jī)的分類方法及應(yīng)用思考作業(yè)1．按計(jì)算機(jī)的用途如何對計(jì)算機(jī)進(jìn)行分類？不同類的計(jì)算機(jī)有什么區(qū)別？2.微型計(jì)算機(jī)按字長通常可分為幾類？

授課內(nèi)容數(shù)字邏輯基礎(chǔ)（可根據(jù)學(xué)生前序課程學(xué)習(xí)情況酌情選擇）課時(shí)2所用教材王煒主編《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》教學(xué)目標(biāo)1．掌握基本門電路與基本邏輯；2.理解邏輯代數(shù)的幾個基本公理與定理，掌握邏輯函數(shù)的表示方；3.了解邏輯函數(shù)化簡方法。教學(xué)重點(diǎn)1．基本門電路與基本邏輯；2.邏輯函數(shù)及其表示；3.邏輯函數(shù)化簡。教學(xué)難點(diǎn)1．基本公理與定理。教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)思路（1）介紹最基本門電路與邏輯功能，并簡單介紹相關(guān)公理、定理等，為后續(xù)邏輯函數(shù)化好鋪墊；（2）從邏輯功能表示入手，介紹邏輯函數(shù)的表示方法，引出真值表的概念；（3）介紹基于真值表和卡諾圖的邏輯函數(shù)化簡方法。2.教學(xué)手段（1）提前布置預(yù)習(xí)，通過課后思考題引導(dǎo)學(xué)生鞏固所學(xué)、加深理解；（2）實(shí)例導(dǎo)引法:從“行動決策器”設(shè)計(jì)入手，在介紹完相關(guān)概念后，回到實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生將知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際能力；（3）循序遞進(jìn)法:從最簡單門電路入手，將邏輯、結(jié)構(gòu)、功能逐漸統(tǒng)一起來識構(gòu)建；（4）舉例說明法:運(yùn)用大量實(shí)例(例如卡諾圖化簡)，引導(dǎo)學(xué)生分析過程中的相關(guān)知識。教學(xué)內(nèi)容討論問題：1.如何設(shè)計(jì)“行動決策器”？內(nèi)容大綱：數(shù)字邏輯基礎(chǔ)基本門電路與基本邏輯邏輯變量數(shù)字邏輯電路中，使用電平的高低分別表示邏輯電位。在正邏輯中，H=1、L=，即用高電平表示邏輯“1”、低電平表示邏輯“0”；反過來，在負(fù)邏輯中，H=、L=，即用低電平表示邏輯“1”、高電平表示邏車“0”。邏輯門對二值的數(shù)字邏輯“0”、“1”的最基本邏輯運(yùn)算一共有三種，即與、或、非。相應(yīng)地，用于實(shí)現(xiàn)這三種基本邏輯運(yùn)算的即為三種基本的門電路，即與門、或門、非門，其中非門又稱為反相器。與運(yùn)算表達(dá)式：F=AB，與運(yùn)算表示“且”的關(guān)系，即只有參與運(yùn)算的所有變量均為“1”時(shí)，輸出結(jié)果才為“1”；反過來，參與運(yùn)算的變量中，只要有1個不為“1”(即為“0”)，那么輸出結(jié)果就為“0”?；蜻\(yùn)算表達(dá)式：F=A+B，或運(yùn)算表示“或”的關(guān)系，即只要參與運(yùn)算的變量中有1個為“1”，那么輸出結(jié)果就為“1”；反過來，只有參與運(yùn)算的所有變量均為“0”時(shí)，輸出結(jié)果才為“0”；非運(yùn)算表達(dá)式：F=A，非運(yùn)算表示“取反”的意思，它對輸入的邏輯值取反，如果輸入為“1”那么輸出就是“0”；如果輸入為“0”，那么輸出就為“1”。其它常見的邏輯門還有與非門、或非門、異或門、異或非門(又稱同或門)和與或非門。門延遲對于門電路來說，理想情況下，給定輸入，即可以得到相應(yīng)的輸出。實(shí)際的門電路是存在延遲的，即輸入信號發(fā)生變化以后，輸出往往會延遲一段時(shí)間才會發(fā)生變化基本門電路的應(yīng)用基本邏輯門分別實(shí)現(xiàn)各種基本的邏輯運(yùn)算，我們可以利用它們實(shí)現(xiàn)某些邏輯功能，例如，我們可以用來實(shí)現(xiàn)封鎖電路。在正邏輯中，與門邏輯的特點(diǎn)是只有所有輸入均為“1”的時(shí)候，輸出才為“1”；反過來，只要有一個輸入信號為“0”，那么不論其它信號為何值，輸出一定為“0”。邏輯代數(shù)基礎(chǔ)基本公理與定理數(shù)字邏輯電路基于邏輯代數(shù)。邏輯代數(shù)又稱布爾代數(shù)。下面是它的幾個公理，其中，符號“-”符號“+”表示邏輯“或”，符號“.”表示邏輯與”。對于單變量X，有以下定理:自等律、0-1律、還原律、同一律、互補(bǔ)律。對于多變量，也有幾個基本的定理，主要是交換律、結(jié)合律吸收率、包含律、分配律以及德·摩根定律等。一些特殊的關(guān)系根據(jù)邏輯代數(shù)的基本公理與定理，可以得出一些對于邏輯化簡和邏輯電路設(shè)計(jì)非常有用的一些特殊關(guān)系。"邏輯代數(shù)中還有一種非常奇妙的規(guī)則，稱為反演規(guī)則，其內(nèi)容是：對任何一個邏輯表達(dá)式Y(jié)作反演變換，可得丫的反函數(shù)了。所謂反演變換，是指將邏輯函數(shù)表達(dá)式中的所有“.”和“+”互換、“0”和“1”互換、原變量和反變量互換，變換時(shí)的優(yōu)先級順序是先括號、再與，最后或，必要時(shí)可加括號。邏輯函數(shù)及其表示數(shù)字邏輯中邏輯函數(shù)最基本的表達(dá)方法有三種：邏輯函數(shù)表達(dá)式、真值表和邏輯圖，出現(xiàn)了硬件描述語言以后，借助電子設(shè)計(jì)自動化(EDA)工具，人們也可以用硬件描述語言來表示它。邏輯函數(shù)表達(dá)式是用有限個與、或、非邏輯運(yùn)算符，按某種邏輯關(guān)系將邏輯變量A、B、C、..等連接起來，記為：F=f(ABC..)，當(dāng)邏輯變量的值確定后，邏輯函數(shù)也是一個確定的邏輯值，即為“0”或“1”。真值表則把輸入變量的各種不同取值組合與函數(shù)值(即輸出)間的對應(yīng)關(guān)系列成表格，而邏輯圖則用邏輯符號表示函數(shù)式的運(yùn)算關(guān)系。邏輯函數(shù)化簡為了獲得更低的成本和更高的速度，需要對邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡?；喌哪康木褪且惯壿嬰娐匪瞄T的數(shù)量少、每個門的輸入端個數(shù)少、邏輯電路構(gòu)成級數(shù)少。對邏輯函數(shù)化簡可以使用公式法，它依據(jù)邏輯代數(shù)的各種公理、定律，綜合運(yùn)用各種并項(xiàng)、消項(xiàng)、配項(xiàng)以及消因子、吸收等方法，達(dá)到使邏輯函數(shù)表達(dá)式簡化的目的。顯然，這種方法比較麻煩。在變量個數(shù)較少時(shí)，對真值表所對應(yīng)邏輯函數(shù)有一種方便快捷的方法，即卡諾圖法?！癗變量邏輯函數(shù)的卡諾圖由2N個小方塊組成，每一個小方塊代表一個最小項(xiàng)，在卡諾圖中，把位置相鄰(即緊挨)、相對(任一行或一列的兩頭)或相重(對折起來后位置相重)的稱為幾何相鄰；當(dāng)兩個最小項(xiàng)有且只有一個變量的形式不同(即有且只有一個因子互為反變量)，其余的都同，稱他們邏輯相鄰。2個幾何相鄰的最小項(xiàng)必邏輯相鄰。.在卡諾圖中，當(dāng)2個最小項(xiàng)相鄰時(shí)，這2個項(xiàng)可以合并為1個，同時(shí)可消去1個因子，即合并后的表達(dá)式比合并前的減少1個輸入變量；4個最小項(xiàng)相鄰時(shí)，這4個項(xiàng)可以合并為1個，同時(shí)可消去2個因子，即合并后的表達(dá)式比合并前的減少2個輸入變量；8個最小項(xiàng)相鄰時(shí)，可消去3個因子；…；2個最小項(xiàng)相鄰時(shí)，可消去n個因子。利用卡諾圖進(jìn)行邏輯函數(shù)化簡首先要構(gòu)造并填寫卡諾圖。小結(jié)1．介紹了最基本門電路與邏輯功能以及相關(guān)公理、定理；2.講解了邏輯函數(shù)的表示方法；3.介紹了基于真值表和卡諾圖的邏輯函數(shù)化簡方法。

授課內(nèi)容常見的組合/時(shí)序邏輯電路（可根據(jù)學(xué)生前序課程學(xué)習(xí)情況酌情選擇）課時(shí)2所用教材王煒主編《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》教學(xué)目標(biāo)1．掌握譯碼器的設(shè)計(jì)方法，了解編碼器、數(shù)據(jù)選擇器的基本結(jié)構(gòu)與工作原理；2.理解基本R-S觸發(fā)器、同步R-S觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與工作原理，了解異步復(fù)位置位功原理；3.理解J-K觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與工作原理。教學(xué)重點(diǎn)1．譯碼器；2.基本R-S觸發(fā)器；3.同步R-S觸發(fā)器；4.J-K觸發(fā)器。教學(xué)難點(diǎn)1．觸發(fā)器結(jié)構(gòu)與工作原理。教學(xué)設(shè)計(jì)1.教學(xué)思路（1）從最簡單的典型組合邏輯電路譯碼器開始，引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握利用基本門電路構(gòu)造復(fù)雜邏輯電路的方法，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上分析編碼器、數(shù)據(jù)選擇器的結(jié)構(gòu)與工作原理；（2）在介紹典型組合邏輯電路結(jié)構(gòu)與工作原理的基礎(chǔ)上，介紹基本R-S觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與工作原理，并分析其不足；（3）從改進(jìn)基本R-S觸發(fā)器出發(fā)，引出同步R-S觸發(fā)器，并詳細(xì)介紹異步復(fù)位置位功能的實(shí)現(xiàn)方法；（4）在對同步R-S觸發(fā)器進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，改進(jìn)其性能，構(gòu)造J-K觸發(fā)器。2.教學(xué)手段（1）提前布置預(yù)習(xí)，通過課后思考題引導(dǎo)學(xué)生鞏固所學(xué)、加深理解；（2）由淺入深、循序漸進(jìn)法:從最簡單的組合邏輯電路開始，逐步深入，引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握基于基本門電路構(gòu)造各種復(fù)雜邏輯電路的方法和步驟；（3）關(guān)聯(lián)分析法:在前序知識的基礎(chǔ)上，分析相關(guān)內(nèi)容的異同，幫助學(xué)生快速理解和掌握。教學(xué)內(nèi)容內(nèi)容大綱：常見的組合邏輯電路譯碼器對于一個譯碼器，給定一組輸入，有且僅有一個輸出有效。按照功能分，譯碼器可分為變量譯碼器和碼制譯碼器。變量譯碼器，如2-4譯碼器、3-8譯碼器等，當(dāng)輸入變量數(shù)為n時(shí)，共有2個輸出。碼制譯碼器則用于將一種編碼變換為另一種編碼，例如二-十進(jìn)制譯碼器它用于將BCD碼轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)碼。2-4譯碼器2-4譯碼器有2個輸入A、B(A為較低位)、4個輸出，對于輸出低有效的情況，對應(yīng)輸入的每一種組合，有且僅有一個輸出為“0”。3-8譯碼器跟2-4譯碼器一樣，可以列出3-8譯碼器的真值表、化簡后得到其邏輯表達(dá)式。編碼器編碼器與譯碼器的功能恰好相反，對應(yīng)輸入的每一個狀態(tài)，輸出一組編碼，其中輸入與輸出應(yīng)滿足以2為低對數(shù)的關(guān)系。常用的編碼器有4-2編碼器、8-3編碼器以及BCD編碼器(包括8421編碼器、格雷碼編碼器等)，這些編碼器的設(shè)計(jì)方法跟譯碼器類似，也是現(xiàn)根據(jù)功能畫出真值表，然后化簡得到邏輯表達(dá)式，最后用門電路實(shí)現(xiàn)它。數(shù)據(jù)選擇器數(shù)據(jù)選擇器又稱多路開關(guān)，它在選擇控制信號作用下，從多個(或多組輸入數(shù)據(jù)中選擇一個(或一組)作為輸出。數(shù)據(jù)選擇器的設(shè)計(jì)方法跟其它組合邏輯電路設(shè)計(jì)一樣，它同樣可以增加使能控制端，并且利用使能控制端實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展等。常見的時(shí)序邏輯部件觸發(fā)器觸發(fā)器是能夠存儲1位信息的記憶元件，它是構(gòu)成時(shí)序邏輯電路的基礎(chǔ)。按電路結(jié)構(gòu)分，觸發(fā)器可分為基本R-S觸發(fā)器、鐘控觸發(fā)器；按觸發(fā)方式(即時(shí)鐘控制方式)分，可分為電平觸發(fā)觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)觸發(fā)器、主從觸發(fā)觸發(fā)器；按功能分，可分為R-S觸發(fā)器、J-K觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器等?；綬-S觸發(fā)器基本R-S觸發(fā)器即直接復(fù)位-置位觸發(fā)器，它由與非門構(gòu)成。同步R-S觸發(fā)器同步R-S觸發(fā)器在基本R-S觸發(fā)器的基礎(chǔ)上增加R、S同步信號，這個同步信號一般稱為“時(shí)鐘”，因此同步觸發(fā)器又稱鐘控觸發(fā)器。J-K觸發(fā)器.J-K觸發(fā)器由同步R-S觸發(fā)器加反饋得到，這里的輸入端J端相當(dāng)于同步R-S觸發(fā)器的S端、輸入端K端相當(dāng)于同步R-S觸發(fā)器的R端，它用于解決同步R-S觸發(fā)器在R、S同時(shí)為“1”時(shí)，新狀態(tài)無法確定的問題。小結(jié)講解了利用基本門電路構(gòu)造復(fù)雜邏輯電路的方法，在此基礎(chǔ)上分析編碼器、數(shù)據(jù)選擇器的結(jié)構(gòu)與工作原理；介紹了基本R-S觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與工作原理，并分析其不足；詳細(xì)介紹同步R-S觸發(fā)器以及異步復(fù)位置位功能的實(shí)現(xiàn)方法；最終，在對同步R-S觸發(fā)器進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，改進(jìn)其性能，構(gòu)造J-K觸發(fā)器。

授課內(nèi)容常見的時(shí)序邏輯電路（可根據(jù)學(xué)生前序課程學(xué)習(xí)情況酌情選擇）課時(shí)2所用教材王煒主編《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》教學(xué)目標(biāo)1．理解主從JK觸發(fā)器、邊沿D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與工作原理；2.了解寄存器的構(gòu)造方法；3.掌握計(jì)數(shù)器的功能，了解各種計(jì)數(shù)器構(gòu)造方法。教學(xué)重點(diǎn)1．主從J-K觸發(fā)器；2.邊沿D觸發(fā)器；3.計(jì)數(shù)器。教學(xué)難點(diǎn)1．主從J-K觸發(fā)器；2.邊沿D觸發(fā)器。教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)思路（1）在回顧上次課內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引出T觸發(fā)器、電平觸發(fā)D鎖存器；（2）在分析同步觸發(fā)器“一次翻轉(zhuǎn)”問題的基礎(chǔ)上，引出主從觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)器，并詳細(xì)介紹主從J-K觸發(fā)器、邊沿觸發(fā)D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與功能；（3）從寄存器、觸發(fā)器概念入手，介紹寄存器的構(gòu)造方法；（4）從計(jì)數(shù)器、寄存器的關(guān)系入手，介紹各種計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法。2.教學(xué)手段（1）提前布置預(yù)習(xí)，通過課后思考題引導(dǎo)學(xué)生鞏固所學(xué)、加深理解；（2）遞進(jìn)分析法：在回顧上次課內(nèi)容的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改造觸發(fā)器，由JK觸發(fā)器引出T觸發(fā)器，由同步R-S觸發(fā)器引出電平觸發(fā)D鎖存器；在分析同步能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，引出主從觸發(fā)器、維阻觸發(fā)器；（3）動畫演示法：利用PPT動畫，結(jié)合相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，詳細(xì)分析主從JK觸發(fā)器，D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與功能；（4）舉例教學(xué)法:通過舉例，介紹不同的計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方法與步驟。教學(xué)內(nèi)容內(nèi)容大綱：T觸發(fā)器.將J-K觸發(fā)器的2個輸入端J、K連接到一起，就成為T觸發(fā)器。電平觸發(fā)D鎖存器回憶一下同步R-S觸發(fā)器，當(dāng)R、S同時(shí)為“1”時(shí)，下一狀態(tài)無法確定因此屬于禁止?fàn)顟B(tài)，如果將R、S端互反，就構(gòu)成了電平觸發(fā)的D鎖存器(又稱電平觸發(fā)的D觸發(fā)器)。在這里，電平觸發(fā)的D鎖存器的時(shí)鐘信號CP改稱電平控制信號E，即由E控制輸入信息能否進(jìn)入觸發(fā)器(即能否被鎖存起來)。主從J-K觸發(fā)器主從J-K觸發(fā)器由2級R-S觸發(fā)器級聯(lián)組成，第1級稱為“主”，第2級稱為“從”，2級觸發(fā)器時(shí)鐘反向；第2級的輸出反饋到第1級的輸入(如果沒有反饋，就是主從R-S觸發(fā)器)。邊沿D觸發(fā)器所謂邊沿，指的是信號變化過程，其中信號從“0”變?yōu)椤?”稱為上升沿又稱正邊沿；從“1”變?yōu)椤?”稱為下降沿，又稱負(fù)邊沿。邊沿信號一般使用時(shí)鐘信號CP。所謂邊沿觸發(fā)，是指只有檢測到CP的相應(yīng)變化過程(上升沿或下降沿)才接受輸入數(shù)據(jù)，而當(dāng)CP=1、CP=0及非指定邊沿期間，無論輸入輸入數(shù)據(jù)如何均不影響觸發(fā)器狀態(tài)。邊沿觸發(fā)是另一種克服觸發(fā)器“空翻”的方法，這種觸發(fā)器只需輸入數(shù)據(jù)在很短的時(shí)間間隔保持穩(wěn)定即可，而且沒有一次翻轉(zhuǎn)問題。邊沿觸發(fā)起采用維持-阻塞技術(shù)，它主要利用了信號的傳輸延遲。寄存器寄存器的基本概念、觸發(fā)器可以記憶1位二進(jìn)制信息，將n個(n>1)觸發(fā)器有序排列，并使它們工作在同一個時(shí)鐘下，就構(gòu)成1個n位寄存器，它可以保存n位二進(jìn)制信息。構(gòu)造寄存器最簡單的做法就是將多個觸發(fā)器直接串起來。移位寄存器移位寄存器是數(shù)字電路中的一種基本器件，它能夠在時(shí)鐘信號的驅(qū)動依次將輸入的數(shù)據(jù)向左或向右移動一個比特，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行輸入并行輸出或者并行輸入串行輸出。移位寄存器就是在基本寄存器的基礎(chǔ)上，將相鄰的2個觸發(fā)器對應(yīng)的輸連接到相應(yīng)的輸入即可，例如下面就是一個具備右移1位功能的串行輸入并輸出移位寄存器。同理可以構(gòu)成具備左移功能的移位寄存器。計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器基本概念計(jì)數(shù)器是數(shù)字邏輯電路中的一種常見部件，它用于實(shí)現(xiàn)對時(shí)鐘脈沖CP行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器利用寄存器實(shí)現(xiàn)，寄存器的不同狀態(tài)用于與所計(jì)數(shù)字實(shí)現(xiàn)對應(yīng)，每來一個時(shí)鐘脈沖CP，寄存器的狀態(tài)發(fā)生一次變化，即計(jì)數(shù)器的值發(fā)一次變化。計(jì)數(shù)器的狀態(tài)是按照一定次序循環(huán)出現(xiàn)的，但是需要注意的是，n個觸發(fā)器構(gòu)成的寄存器一共可以有2的狀態(tài)，但是所需要的計(jì)數(shù)器并不都是恰好有的冪次個狀態(tài)的，例如十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，有些狀態(tài)是不應(yīng)該出現(xiàn)的，我們稱這不應(yīng)該出現(xiàn)的狀態(tài)為無效狀態(tài)，而將應(yīng)該出現(xiàn)的狀態(tài)稱為有效狀態(tài)，并稱循環(huán)中的(有效)狀態(tài)數(shù)為計(jì)數(shù)器的模，例如模10計(jì)數(shù)器(即十進(jìn)制計(jì)數(shù)器)、60計(jì)數(shù)器等。"計(jì)數(shù)器可以有不同的分類，例如，按計(jì)數(shù)脈沖的引入方式，分同步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器；按計(jì)數(shù)器的模(即進(jìn)制)，分二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器；按計(jì)數(shù)器的功能，分加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器、可逆計(jì)數(shù)器等。下面討論時(shí)，均以加法計(jì)數(shù)器為例。異步4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器所謂異步計(jì)數(shù)器，是指構(gòu)成計(jì)數(shù)器的各個觸發(fā)器的時(shí)鐘信號各不相同；反過來，如果各觸發(fā)器均使用同一個時(shí)鐘脈沖信號，則稱為同步計(jì)數(shù)器。4位二進(jìn)制共有16種狀態(tài)，即異步4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的模為16，計(jì)數(shù)器狀態(tài)變化規(guī)律為:0000-0001-0010…-1111-0000-…。同步4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器前面討論的計(jì)數(shù)器每一位觸發(fā)器均使用不同的時(shí)鐘信號，屬于異步計(jì)數(shù)器同步計(jì)數(shù)器要求每一位觸發(fā)器均使用相同的時(shí)鐘脈沖，由于時(shí)鐘信號相同，因此同步計(jì)數(shù)器的各個觸發(fā)器可以同時(shí)翻轉(zhuǎn)，而不需要等待下一級信號，故同步計(jì)數(shù)器速度要比異步計(jì)數(shù)器快。小結(jié)1．詳細(xì)講解了主從J-K觸發(fā)器、邊沿D觸發(fā)器的原理與實(shí)現(xiàn)；2.逐一介紹了各類計(jì)數(shù)器的功能。

授課內(nèi)容加法器及其加速方法課時(shí)2所用教材王煒主編《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》教學(xué)目標(biāo)1．學(xué)習(xí)半加器、全加器、加法器的改變；2.并掌握加法器的加速方法。教學(xué)重點(diǎn)1．加法器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。教學(xué)難點(diǎn)1．加法器延時(shí)分析。教學(xué)設(shè)計(jì)1.教學(xué)思路（1）從邏輯表達(dá)式出發(fā)介紹加法器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；（2）通過典型的加法器實(shí)例，詳細(xì)講解加法器的延時(shí)分析方法。2.教學(xué)手段（1）通過觀察真值表推出邏輯表達(dá)式，啟發(fā)式講解加法器設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)；（2）通過典型加法器，案例式分析加法器的延時(shí)。教學(xué)內(nèi)容討論問題：1.加法器實(shí)現(xiàn)加速的本質(zhì)是什么？內(nèi)容大綱：加法器及其加速方法半加器與全加器1. 半加器半加器：不考慮進(jìn)位輸入，完成兩個一位數(shù)相加的邏輯器件。2. 全加器全加器：考慮進(jìn)位輸入，完成三個一位數(shù)相加的邏輯器件。全加器邏輯圖：組成一位全加器共需2個與或非門、5個非門。設(shè)輸入變量>4的與或非門的延時(shí)為1.5級，其它邏輯門的延時(shí)均為1級，則從Xn、Yn、Cn-1到Fn、Cn的延時(shí)為3級。加法器及其加速方法加法器：完成兩個多位二進(jìn)制數(shù)碼相加的部件。加法器分為串行加法器和并行加法器兩種。串行加法器由一個全加器和一個保存進(jìn)位觸發(fā)器構(gòu)成。由低位起向高位，每步只完成一位運(yùn)算，完成兩個n位數(shù)相加需要n+1步(一位符號位)。其優(yōu)點(diǎn)是使用硬件少，但是速度很慢。并行加法器各位求和并行進(jìn)行，完成n位數(shù)全字長兩數(shù)相加只需一步，由n+1個（n位數(shù)值1位符號）全加器構(gòu)成。提高加法器的速度，關(guān)鍵在于加速進(jìn)位的傳遞或減少進(jìn)位傳遞的延遲級數(shù)。并行加法器分為兩類：串行進(jìn)位并行加法器和超前進(jìn)位加法器。1. 串行進(jìn)位并行加法器將低位的進(jìn)位輸出連到相鄰高位的進(jìn)位輸入上，每一級進(jìn)位直接依賴于前一級進(jìn)位（通常稱為行波進(jìn)位RippleCarry)，就構(gòu)成了串行進(jìn)位并行加法器。串行進(jìn)位并行加法器缺點(diǎn)：加法時(shí)間較長。原因是位間進(jìn)位是串行傳遞的，高位全加和必須等到低位進(jìn)位到來后才能進(jìn)行，加法時(shí)間與位數(shù)有關(guān)，位數(shù)越多，加法時(shí)間越長。只有改變進(jìn)位逐位傳送的路徑，才能提高加法器工作速度。2. 超前進(jìn)位加法器超前進(jìn)位加法器又叫先行進(jìn)位(CarryLook-Ahead)加法器、并行進(jìn)位加法器、同時(shí)進(jìn)位加法器?；舅枷耄嚎紤]任一位的進(jìn)位時(shí)，把比它低的所有各位的兩個相加數(shù)可能對本位的影響都一并考慮進(jìn)去，形成統(tǒng)一的進(jìn)位邏輯，從而使較高位的進(jìn)位能與比它低的所有各位的進(jìn)位同時(shí)形成。令Gi=XiYi，稱為進(jìn)位生成函數(shù)(CarryGenerateFunction)，Pi=Xi+Yi，稱為進(jìn)位傳遞函數(shù)(CarryPropagateFunction)。3. 二級分組超前進(jìn)位法把一級分組的小組看成位，每四個小組構(gòu)成一個中組。每個小組有四個進(jìn)位，稱最高一位進(jìn)位為小組進(jìn)位。對應(yīng)的二級分組中組進(jìn)位邏輯(原變量輸入產(chǎn)生反變量輸出)如圖所示：小結(jié)1．介紹了半加器、全加器和加法器的基本概念2.講解了加法器的設(shè)計(jì)思路和方法3.分析了典型加法器的延時(shí)思考作業(yè)1．某加法器進(jìn)位信號為C4C3C2C1，最低位來的進(jìn)位信號為C0。請按下述兩種方法寫出C4C3C2C1的邏輯表達(dá)式。(1)串行進(jìn)位；(2)并行進(jìn)位方式。

授課內(nèi)容算術(shù)邏輯運(yùn)算單元課時(shí)2所用教材王煒主編《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》教學(xué)目標(biāo)1．了解算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的基本概念；2.掌握算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的組成結(jié)構(gòu)與功能實(shí)現(xiàn)。教學(xué)重點(diǎn)1．算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的組成結(jié)構(gòu)與功能實(shí)現(xiàn)。教學(xué)難點(diǎn)1．算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的功能實(shí)現(xiàn)。教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)思路（1）承接上節(jié)課程，結(jié)合運(yùn)算器功能，引出算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的概念和作用；（2）以典型芯片為例詳細(xì)講解算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的結(jié)構(gòu)與功能。2.教學(xué)手段（1）啟發(fā)式教學(xué)，引出算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的概念和作用；（2）案例式教學(xué)，以典型案例詳細(xì)講解算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的結(jié)構(gòu)與功能。教學(xué)內(nèi)容討論問題：1.算術(shù)邏輯運(yùn)算單元如何實(shí)現(xiàn)位擴(kuò)展？內(nèi)容大綱：ALU是計(jì)算機(jī)硬件組成的核心部件，一種功能較強(qiáng)的組合邏輯電路。它能進(jìn)行多種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的結(jié)構(gòu)與功能ALU的基本邏輯結(jié)構(gòu)是超前進(jìn)位加法器，它通過改變加法器的進(jìn)位產(chǎn)生函數(shù)G和進(jìn)位傳遞函數(shù)P來獲得多種運(yùn)算能力。如圖所示的是1位ALU的框圖，多位ALU通過將多個1位ALU組合而成，例如中規(guī)模集成電路SN74181就是一個典型的ALU芯片。SN74181每片4位，構(gòu)成一組，組內(nèi)具有并行進(jìn)位鏈，并行產(chǎn)生全部4位進(jìn)位，同時(shí)產(chǎn)生小組進(jìn)位生成與傳遞函數(shù)G和P。SN74181有正邏輯與負(fù)邏輯兩種結(jié)構(gòu)，均能執(zhí)行16種算術(shù)運(yùn)算和16種邏輯運(yùn)算。下面是SN74181的邏輯框圖。正邏輯負(fù)邏輯SN74181的狀態(tài)控制端M控制運(yùn)算類型，M=H時(shí)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，M=L時(shí)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算；運(yùn)算選擇控制S3S2S1S0通過控制產(chǎn)生不同的G和P從而決定SN74181的具體運(yùn)算功能。容易看出，Gi=Ai+BiS0+BiS1，Pi=AiBiS2+AiBiS3，即Gi的功能由S1S0控制，Pi的功能由S3S2控制。下面是SN74181正邏輯的邏輯功能表，表中“+”表示邏輯或，“加”表示算術(shù)加。需要注意的是，某些運(yùn)算功能沒有什么實(shí)際意義。分析SN74181的邏輯圖可知，若狀態(tài)控制端M=L，經(jīng)過反向以后，其為高，送入進(jìn)位鏈的與門輸入端后對進(jìn)位鏈無影響，此時(shí)ALU執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算；反之，若M=H，則封鎖進(jìn)位鏈，ALU各位之間無聯(lián)系，即執(zhí)行邏輯運(yùn)算。S3S2S1S0M=H邏輯運(yùn)算M=L算術(shù)運(yùn)算Cn=1Cn=00000!AAA加10001!(A+B)A+B(A+B)加10010!A?BA+!B(A+!B)加10011邏輯0減1（全“1”）0（全“0”）0100!(A?B)A加(A?!B)A加(A?!B)加10101!B(A?!B)加(A+B)(A?!B)加(A+B)加10110A?BA減B減1A減B0111A?!B(A?!B)減1A?!B1000!A+BA加(A?B)A加(A?B)加11001!(A?B)A加BA加B加11010B(A?B)加(A+!B)(A?B)加(A+!B)加11011A?B(A?B)減1A?B1100邏輯1A加AA加A加11101A+!BA加(A+B)A加(A+B)加11110A+BA加(A+!B)A加(A+!B)加11111AA減1A同樣地，根據(jù)邏輯電路圖，可以分析出狀態(tài)控制端M和運(yùn)算選擇控制S3S2S1S0分別取不同的值時(shí)ALU的具體功能。小結(jié)1．介紹了算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的基本概念和功能；2.以74181為例詳細(xì)分析了算術(shù)邏輯運(yùn)算單元的結(jié)構(gòu)和功能。思考作業(yè)1．試用74181和74182設(shè)計(jì)三級組間并行64位ALU。授課內(nèi)容帶符號二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示及定點(diǎn)數(shù)表示方法課時(shí)2所用教材王煒主編《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》教學(xué)目標(biāo)1．理解計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法；2.掌握帶符號定點(diǎn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示方法；3.掌握帶符號定點(diǎn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的加減法運(yùn)算方法。教學(xué)重點(diǎn)1．二進(jìn)制數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示方法；2.二進(jìn)制數(shù)據(jù)的加減法運(yùn)算方法。教學(xué)難點(diǎn)1．補(bǔ)碼的表示方法以及與真值的轉(zhuǎn)換方法。教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)思路（1）以學(xué)生熟悉的十進(jìn)制表示為引子讓學(xué)生更容易向二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示轉(zhuǎn)換；（2）利用多個例題讓學(xué)生掌握二進(jìn)制數(shù)據(jù)的加減運(yùn)算方法。2.教學(xué)手段（1）通過十進(jìn)制數(shù)據(jù)表示，用類比法講解二進(jìn)制數(shù)據(jù)的表示方法；（2）利用案例法，通過具體例題講解二進(jìn)制數(shù)據(jù)的加減運(yùn)算方法。教學(xué)內(nèi)容討論問題：1.為什么需要補(bǔ)碼表示方法？2.不同的判斷溢出的方法各有何優(yōu)缺點(diǎn)？內(nèi)容大綱：十進(jìn)制數(shù)的編碼與運(yùn)算（1）BCD(以二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制)碼（2）2421碼、5211碼、4311碼等（3）余3碼、格雷碼機(jī)器數(shù)表示方式計(jì)算機(jī)中有三種常見的機(jī)器數(shù)表示方式：原碼、補(bǔ)碼和反碼。原碼表示法原碼表示的優(yōu)點(diǎn)：表示簡單，易于同真值之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)乘除運(yùn)算規(guī)則簡單。原碼表示的缺點(diǎn)：進(jìn)行加減運(yùn)算十分麻煩，相加時(shí)先判別兩數(shù)符號，同號相加，異號相減。相減時(shí)先比較兩數(shù)絕對值的大小，再用大絕對值減小絕對值，最后確定運(yùn)算結(jié)果的正負(fù)號。補(bǔ)碼表示法（1）補(bǔ)碼的定義補(bǔ)碼表示法規(guī)定：正數(shù)的補(bǔ)碼是其本身，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼是原負(fù)數(shù)加上模。純小數(shù)的模為2。下面為小數(shù)補(bǔ)碼定義：即[X]補(bǔ)=2·符號位+X (mod2)。下面為整數(shù)補(bǔ)碼定義：根據(jù)補(bǔ)碼的定義可以輕松實(shí)現(xiàn)真值到補(bǔ)碼的轉(zhuǎn)換。（2）補(bǔ)碼的表示范圍設(shè)機(jī)器字長為n，其中包含1位符號位。小數(shù)補(bǔ)碼表示范圍：-1～1-2-(n-1)，共2n個數(shù)，其中需要注意2點(diǎn)：一是補(bǔ)碼表示時(shí)，[+0]補(bǔ)＝0.0000＝[-0]補(bǔ)；二是，雖然-1本不屬于小數(shù)范圍，卻有[-1]補(bǔ)的小數(shù)形式存在，[-1]補(bǔ)＝10.0000+(-1.0000)=1.0000，推而廣之，補(bǔ)碼可以表示定義區(qū)間的“下限”。整數(shù)補(bǔ)碼表示范圍：-2n－1～2n－1-1，共2n個數(shù)，同樣有[+0]補(bǔ)＝0,0000＝[-0]補(bǔ)，且可表示定義區(qū)間的“下限”-2n－1。（2）由原碼求補(bǔ)碼的方法對于正數(shù)，[X]補(bǔ)=[X]原；對于負(fù)數(shù)：方法1：符號除外，各位取反，末位加1。方法2：從最低位開始，對遇到的0和第一個1取其原碼，從第一個1以后開始直到數(shù)值最高位均按位取反。（3）補(bǔ)碼的性質(zhì)相反數(shù)的補(bǔ)碼等于補(bǔ)碼的相反數(shù)，它等于數(shù)的補(bǔ)碼連同符號按位取反，末位再加1。（4）模4補(bǔ)碼事實(shí)上，補(bǔ)碼的符號位還可以擴(kuò)展成更多符號位，它們可以用在不同位數(shù)補(bǔ)碼相加以及多位乘法運(yùn)算等場合。反碼表示法一般來說，反碼只用于由原碼求補(bǔ)碼或由補(bǔ)碼求原碼的中間過渡：正數(shù)的反碼表示與原、補(bǔ)碼相同；負(fù)數(shù)的反碼符號位為1，數(shù)值位是將原碼的數(shù)值按位取反。計(jì)算機(jī)中常用補(bǔ)碼進(jìn)行加減運(yùn)算。定點(diǎn)補(bǔ)碼加減法運(yùn)算規(guī)則兩個補(bǔ)碼的和（差）等于和（差）的補(bǔ)碼，即：[X]補(bǔ)±[Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[±Y]補(bǔ)=[X±Y]補(bǔ)mod2或2n，其中n為機(jī)器字長?！纠恳阎獧C(jī)器字長n=8，X=44，Y=53，求X+Y=？【例】已知機(jī)器字長n=8，X=-44，Y=-53，求X-Y=？【例】已知機(jī)器字長n=8，X=120，Y=10，求X+Y=？計(jì)算出來：[X+Y]補(bǔ)=1,0000010，[X+Y]原=1,1111110，即X+Y=-126，結(jié)果顯然不對。原因：運(yùn)算結(jié)果超出機(jī)器數(shù)值范圍（8位補(bǔ)碼機(jī)器數(shù)表達(dá)范圍：-128～+127），即發(fā)生溢出錯誤。溢出是一種錯誤，必須將溢出錯誤檢出。一旦檢出溢出，系統(tǒng)要產(chǎn)生出錯信號，由CPU執(zhí)行糾檢錯程序進(jìn)行處理，情況嚴(yán)重時(shí)將停機(jī)。顯然，溢出只可能發(fā)生在兩個同號數(shù)相加或兩個異號數(shù)相減時(shí)，兩個異號數(shù)相加或兩個同號數(shù)相減不可能發(fā)生溢出。溢出判斷方法（1）單符號位判斷法（2）雙符號位判斷法00：正數(shù)，11：負(fù)數(shù)，01：正溢出，10：負(fù)溢出不同的溢出判斷規(guī)則與實(shí)際的判溢出硬件電路相對應(yīng)，其性能、成本不盡相同?！纠縓=0.1001,Y=0.0101，求[X+Y]=?【例】X=-0.1001，Y=-0.0101，求[X+Y]=？【例】X=0.1100，Y=0.0111，求[X+Y]=？小結(jié)1．介紹了計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的表示方法；2.詳細(xì)講解了帶符號定點(diǎn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示方法；3.通過多個例題介紹帶符號定點(diǎn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的加減法運(yùn)算方法。思考作業(yè)1．最少用幾位二進(jìn)制數(shù)可表示任一5位十進(jìn)制數(shù)？2.習(xí)題3.4。3.習(xí)題3.14。

授課內(nèi)容浮點(diǎn)數(shù)據(jù)表示及加減法運(yùn)算課時(shí)2所用教材王煒主編《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》教學(xué)目標(biāo)1．了解浮點(diǎn)數(shù)的表示方法與表示格式；2.理解浮點(diǎn)數(shù)的表示范圍；3.掌握浮點(diǎn)數(shù)加減法運(yùn)算的方法。教學(xué)重點(diǎn)1．浮點(diǎn)數(shù)的表示方法及規(guī)格化；2.浮點(diǎn)數(shù)加減法運(yùn)算。教學(xué)難點(diǎn)浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化；浮點(diǎn)數(shù)表示范圍。教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)思路（1）由學(xué)生熟悉的十進(jìn)制科學(xué)計(jì)數(shù)法引出計(jì)算機(jī)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)的表示方法；（2）從浮點(diǎn)數(shù)表示范圍出發(fā)，引發(fā)學(xué)生思考浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化的意義和規(guī)則；（3）承接二進(jìn)制定點(diǎn)數(shù)加減法規(guī)則，結(jié)合浮點(diǎn)數(shù)表示及規(guī)格化，講解浮點(diǎn)數(shù)加減法運(yùn)算規(guī)則。2.教學(xué)手段（1）類比法，由學(xué)生熟悉的十進(jìn)制科學(xué)計(jì)數(shù)法出發(fā)，對比講解二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)表示法；（2）啟發(fā)式教學(xué)，由浮點(diǎn)數(shù)表示范圍以及同一個浮點(diǎn)數(shù)表示方法不唯一等問題，啟發(fā)學(xué)生思考浮點(diǎn)數(shù)應(yīng)如何規(guī)格化。教學(xué)內(nèi)容討論問題：1.計(jì)算機(jī)為什么要有浮點(diǎn)數(shù)？2.浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算適用于什么類型的計(jì)算機(jī)？內(nèi)容大綱：定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算機(jī)中用數(shù)字表示正負(fù)，隱含規(guī)定小數(shù)點(diǎn)，有兩種表示方式：定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)。同樣機(jī)器字長的情況下，定點(diǎn)表示與浮點(diǎn)表示的表示范圍和數(shù)據(jù)精度有所不同。所謂數(shù)值范圍是指一種數(shù)據(jù)類型所能表示的最大值和最小值；所謂數(shù)據(jù)精度是指實(shí)數(shù)所能表示的有效數(shù)字位數(shù)。數(shù)值范圍與數(shù)據(jù)精度均與機(jī)器字長以及編碼方式有關(guān)。定點(diǎn)表示法定點(diǎn)數(shù)：指小數(shù)點(diǎn)固定在某個位置上的數(shù)據(jù)。在下面的討論中，假設(shè)n表示字長多少位（含一位符號位）。(1)定點(diǎn)整數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位置固定在數(shù)的最低位之后。如：Dn-1Dn-2???D1D0，其表示范圍：2n-1-1~-2n-1。當(dāng)字長n=16位、補(bǔ)碼表示時(shí)，其表示范圍為32767~-32768。(2)定點(diǎn)小數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位置固定在數(shù)的符號位之后、數(shù)值最高位之前。如：D0.D-1???D-(n-2)D-(n-1)，其表示范圍：-1~1-2-(n-1)。字長n=16位、補(bǔ)碼表示時(shí)，其表示范圍為-1~32767/32768。浮點(diǎn)表示法浮點(diǎn)數(shù)：指小數(shù)點(diǎn)位置可浮動的數(shù)據(jù)。（1）浮點(diǎn)數(shù)的表示格式把字長分成階碼和尾數(shù)兩部分：N=M*RE，其中：N是所表示的浮點(diǎn)數(shù)，M是尾數(shù)，有m位，是一個純小數(shù)（在IEEE754標(biāo)準(zhǔn)中，帶一位省略的整數(shù)位“1”）；E為階碼，是一個定點(diǎn)整數(shù)，n+1位，其中包含一位階符ES，表示正階或負(fù)階；R是階的基數(shù)，對于一個確定的計(jì)算機(jī)而言，計(jì)算機(jī)中所有數(shù)據(jù)的R都是相同的，因此，不需要在每個數(shù)據(jù)中表示出來。（2）移碼移碼是在真值上加一個常數(shù)，其定義：[X]移=2n-1+X，-2n-1≤X<2n-1，其中X為整數(shù)。移碼定義中最小真值為-2n-1，故最小真值的移碼為0。下面左圖所示為補(bǔ)碼表示時(shí)其數(shù)值與編碼在數(shù)軸上的表示：（3）浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化字長固定的情況下提高表示精度有兩種方法：增加尾數(shù)位數(shù)（但數(shù)值范圍減?。┗虿捎酶↑c(diǎn)規(guī)格化形式。浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化就是移動尾數(shù)，使尾數(shù)的有效數(shù)碼盡可能地占滿尾數(shù)的有位格。采用浮點(diǎn)規(guī)格化形式可以提高數(shù)據(jù)精度，而且使同一個浮點(diǎn)數(shù)的表示唯一，并便于浮點(diǎn)數(shù)之間的運(yùn)算與比較。基數(shù)不同的浮點(diǎn)數(shù)，其規(guī)格化數(shù)的形式和過程也不同。我們只討論基數(shù)為2的浮點(diǎn)數(shù)的規(guī)格化問題。規(guī)格化數(shù)：設(shè)m為尾數(shù)，則規(guī)格化數(shù)應(yīng)滿足：1/2≤|m|<1。規(guī)格化方法：調(diào)整階碼使尾數(shù)滿足下列關(guān)系：尾數(shù)為原碼表示時(shí)，無論正負(fù)應(yīng)滿足1/2≤|m|<1，即：小數(shù)點(diǎn)后的第一位數(shù)一定要為1，也就是說，正數(shù)的尾數(shù)應(yīng)為0.1x….x，負(fù)數(shù)的尾數(shù)應(yīng)為1.1x….x。尾數(shù)用補(bǔ)碼表示時(shí)，小數(shù)最高位應(yīng)與數(shù)符符號位相反，也就是說 正數(shù)應(yīng)滿足0.1x….x，即1/2≤d<1；負(fù)數(shù)應(yīng)滿足1.0x….x，則-1/2>d≥-1。因此，對原碼表示的尾數(shù)，規(guī)格化就是移動尾數(shù)，使尾數(shù)的整數(shù)位為0，且小數(shù)位第一位為1；對于補(bǔ)碼表示的尾數(shù)，規(guī)格化就是使尾數(shù)的符號位與數(shù)值位不同。左規(guī)：尾數(shù)左移，每左移一位，階碼-1，直至尾數(shù)第一位與尾符不等為止?！纠縈=00.01XX…X，要左規(guī)：尾數(shù)左移一位，階碼-1，得：M=00.1XX…X【例】M=11.110XX…X，要左規(guī)：尾數(shù)左移二位，階碼-2，得：M=11.0XX…X若尾數(shù)兩位符號位不等，則需右規(guī)。右規(guī)：尾數(shù)右移一位，階碼+1?！纠縈=01.XX…X，要右規(guī)：尾數(shù)右移一位，階碼+1，得：M=00.1XX…X【例】M=10.XX…X，要右規(guī)：尾數(shù)右移一位，階碼+1，得：M=11.0XX…X（4）浮點(diǎn)數(shù)的溢出判斷定點(diǎn)數(shù)的溢出根據(jù)數(shù)值本身判斷，浮點(diǎn)數(shù)的溢出則根據(jù)規(guī)格化后的階碼判斷。浮點(diǎn)數(shù)的上溢是指浮點(diǎn)數(shù)階碼大于機(jī)器最大階碼，此時(shí)發(fā)生錯誤，需要進(jìn)行中斷處理。浮點(diǎn)數(shù)的下溢是指浮點(diǎn)數(shù)階碼小于機(jī)器最小階碼，這意味著所表示的數(shù)很小，幾乎可以忽略不計(jì)。當(dāng)一個規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)的尾數(shù)為0（不論階碼為何值），或階碼的值比能在機(jī)器中表示的最小值還小（特例，階碼用移碼表示時(shí)，移碼≤-2n）而不論尾數(shù)為何值時(shí)，計(jì)算機(jī)都把該浮點(diǎn)數(shù)看成零值，稱為機(jī)器零。設(shè)階碼為n+1位（含一位符號位），浮點(diǎn)數(shù)中的“零”值有以下幾種：M=0，不論階碼何值，N=0M10，E<-2n時(shí)，下溢，認(rèn)為N=0（機(jī)器零）M=0，E=-2n時(shí)，N=0，這是零的標(biāo)準(zhǔn)形式若階補(bǔ)尾補(bǔ)，則為：1,00…00；0.00…00若階移尾補(bǔ)：0,00…00；0.00…00，即為全零形式（5）浮點(diǎn)數(shù)表示范圍設(shè)階碼的數(shù)值位為n位，尾數(shù)的數(shù)值位為m位，當(dāng)浮點(diǎn)數(shù)用非規(guī)格化表示，且階碼、尾數(shù)均用原碼表示時(shí)，其表示范圍是：最大正數(shù)：最小負(fù)數(shù)：最小正數(shù)：最大負(fù)數(shù)：（6）定點(diǎn)數(shù)與浮點(diǎn)數(shù)比較定點(diǎn)數(shù)小數(shù)點(diǎn)位置固定，其表示方法比浮點(diǎn)數(shù)簡單，運(yùn)算規(guī)則、運(yùn)算速度以及進(jìn)行運(yùn)算的硬件成本方面都優(yōu)于浮點(diǎn)數(shù)；浮點(diǎn)數(shù)在數(shù)的表示范圍、數(shù)值精度、溢出處理方面優(yōu)于定點(diǎn)數(shù)。采用定點(diǎn)數(shù)還是浮點(diǎn)數(shù)，應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用選用。一般，通用大型計(jì)算機(jī)多數(shù)采用浮點(diǎn)數(shù)，或同時(shí)采用定、浮點(diǎn)數(shù)；小型、微型及某些專用機(jī)、控制機(jī)則多數(shù)采用定點(diǎn)數(shù)，當(dāng)需要做浮點(diǎn)運(yùn)算時(shí)，可通過軟件實(shí)現(xiàn)，也可外加浮點(diǎn)擴(kuò)展硬件（如協(xié)處理器）來實(shí)現(xiàn)。浮點(diǎn)數(shù)的加減法運(yùn)算兩數(shù)首先均為規(guī)格化數(shù)，在進(jìn)行規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)的加減運(yùn)算需經(jīng)過五步完成：對階操作、尾數(shù)運(yùn)算、結(jié)果規(guī)格化、舍入操作、判斷溢出。（1）對階操作對階操作就是低階向高階補(bǔ)齊，使階碼相等，若尾數(shù)為原碼，右移時(shí)，符號位不動，最高數(shù)值位補(bǔ)0；若尾數(shù)為補(bǔ)碼，右移時(shí)，最高數(shù)值位補(bǔ)符號位。（2）尾數(shù)運(yùn)算階碼對齊后直接對尾數(shù)運(yùn)算。（3）結(jié)果規(guī)格化對尾數(shù)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行規(guī)格化處理，如尾數(shù)溢出則需左規(guī)，如非規(guī)格化應(yīng)右規(guī)。（4）舍入操作浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果往往超過給定的位數(shù)，處理多余尾數(shù)位數(shù)一種是截?cái)嗵幚?，即無條件地丟掉正常尾數(shù)最低位之后的全部數(shù)值；另一種是進(jìn)行舍入處理，即保留運(yùn)算過程中右移出去的若干位的值，待運(yùn)算完成后按某種規(guī)則用這些位的值對尾數(shù)進(jìn)行修正。原碼數(shù)據(jù)舍入處理方法主要有：末位置1法：當(dāng)運(yùn)算結(jié)果尾數(shù)最低位為１，或者移出的n位中有為1的數(shù)值位時(shí)，使尾數(shù)最低位為1；末位恒置1法：無論移除的數(shù)值如何，恒使最低位為1；0舍1入法：當(dāng)丟失的最高位的值是１時(shí)，尾數(shù)最低位加１；否則舍去（類似于“四舍五入”）。顯然0舍1入法要多進(jìn)行一次加法運(yùn)算。一般地，負(fù)數(shù)補(bǔ)碼的舍入原則如下：不舍不入：若丟失的各位均為0時(shí)，不舍不入；全舍：若丟失的最高位為零或除最高為之外均為0，全舍；低位加1：若丟失的最高位為1，其余各位非全0時(shí)，低位加1。（5）判斷溢出判斷階碼是否溢出，下溢則將運(yùn)算結(jié)果置0，上溢則中斷。【例】設(shè)X=2010×0.11011011，Y=2100×(-0.10101100)，求[X+Y]=？【例】假設(shè)X=0.1101×210，Y=-0.1111×211，其中指數(shù)和小數(shù)均為二進(jìn)制真值，求X+Y=?（階碼4位(含階符)，補(bǔ)碼表示；尾數(shù)6位，補(bǔ)碼表示，尾數(shù)符號在最高位，尾數(shù)數(shù)值5位。）【例】假設(shè)X=0.1101×210，Y=-0.1111×211，其中指數(shù)和小數(shù)均為二進(jìn)制真值，求X-Y。（階碼4位(含階符)，補(bǔ)碼表示；尾數(shù)6位，補(bǔ)碼表示；尾數(shù)符號在最高位，尾數(shù)數(shù)值5位。）小結(jié)介紹了計(jì)算機(jī)二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)的表示方法；重點(diǎn)講解了浮點(diǎn)數(shù)規(guī)格化的規(guī)則；講解了浮點(diǎn)數(shù)加減法運(yùn)算規(guī)則。思考作業(yè)1．設(shè)浮點(diǎn)數(shù)階碼為補(bǔ)碼形式，尾數(shù)為原碼形式，基數(shù)為2，X：階碼0001，位數(shù)0.1010，Y：階碼1111，尾數(shù)0.1101，求X+Y和X-Y。

授課內(nèi)容定點(diǎn)原碼乘法課時(shí)2所用教材王煒主編《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》教學(xué)目標(biāo)1．掌握原碼一位乘；2. 理解原碼兩位乘；3. 了解陣列乘法器，鍛煉和提升硬件電路設(shè)計(jì)分析能力。教學(xué)重點(diǎn)1．原碼一位乘計(jì)算方法；2.原碼一位乘電路實(shí)現(xiàn)方法；3.原碼兩位乘思想。教學(xué)難點(diǎn)1．原碼一位乘電路實(shí)現(xiàn)方法；2.原碼兩位乘思想。教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)思路（1）問題引入：由科學(xué)計(jì)算中乘法運(yùn)算較多，計(jì)算機(jī)必須具備乘法運(yùn)算指令引出計(jì)算機(jī)必須具有乘法器，引出本次課內(nèi)容；（2）通過對筆算豎式乘法的分析，并將其變成計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，歸納出原碼一位乘規(guī)則及其電路原理圖；（3）通過分析原碼一位乘步驟，“兩步并作一步”，得到原碼兩位乘方法；（4）回到無符號筆算豎式乘法，通過資源重復(fù)方式直接構(gòu)建陣列乘法器，進(jìn)一步加速乘法運(yùn)算過程。2.教學(xué)手段（1）類比法，通過對筆算豎式乘法的分析，并將其變成計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，歸納出原碼一位乘規(guī)則及其電路原理（2）啟發(fā)式教學(xué)，通過分析原碼一位乘步驟，引出“兩步并作一步”的思想，得到原碼兩位乘方法教學(xué)內(nèi)容討論問題：1.如何提高計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)原碼乘法的效率？2.原碼乘法在計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)上有什么缺點(diǎn)？內(nèi)容大綱：定點(diǎn)原碼乘法原碼乘法：先取絕對值相乘，再根據(jù)同號相乘為正、異號相乘為負(fù)，單獨(dú)決定符號位。1.筆算豎式分析過程設(shè)X=0.1101，Y=0.1011，首先看筆算計(jì)算乘積X*Y的乘法過程：0.1101×0.101111011101000011010.10001111定點(diǎn)原碼一位乘由筆算方法推導(dǎo)而來，使用機(jī)器實(shí)現(xiàn)需解決三個問題：符號需單獨(dú)處理；部分積相加采用雙符號位，進(jìn)位問題不算溢出；變部分積左移為右移，乘數(shù)最低位移掉。2.【例】原碼一位乘舉例：已知X=–0.1110,Y=0.1101,求[X?Y]原乘積的符號位X0⊕Y0＝1⊕0=1，∴[X?Y]原＝1.10110110，實(shí)現(xiàn)原碼一位乘法的邏輯電路框圖如下所示：3.原碼兩位乘采用兩位乘的目的是提高乘法運(yùn)算速度。（1）進(jìn)行原碼乘法時(shí)兩位乘數(shù)有四種可能組合：00時(shí)相當(dāng)于0?X，部分積Pi右移2位，不進(jìn)行其它操作；01時(shí)相當(dāng)于1?X，部分積Pi+X，右移2位；10時(shí)相當(dāng)于2?X，部分積Pi+2X，右移2位；11時(shí)相當(dāng)于3?X，部分積Pi+3X，右移2位。（2）加3X的實(shí)現(xiàn)方法：加欠賬觸發(fā)器顯然，+2X可等價(jià)于把X左移1位即得；同理，+3X可等價(jià)于4X-X；即以(4X-X)代替+3X，在本次運(yùn)算中只執(zhí)行-X，而將+4X歸并到下一步執(zhí)行（欠帳）。到下一步時(shí)，由于部分積已經(jīng)右移了兩位，上一步欠下的+4X已經(jīng)變成了+X。實(shí)現(xiàn)方法：在機(jī)器中設(shè)置一個欠賬觸發(fā)器C來記錄是否欠下+4X，若本次欠賬，則1→C。每一步乘法實(shí)際操作需由Yi-1、Yi、C三位來控制。如果是最后一次，且C=1，則最后還要加X還上欠賬(但不移位）。（3）原碼兩位乘規(guī)則Yi-1YiC操作000(Pi+0)2-20→C001(Pi+|X|)2-20→C010(Pi+|X|)2-20→C011(Pi+2|X|)2-20→C100(Pi+2|X|)2-20→C101(Pi-|X|)2-21→C110(Pi-|X|)2-21→C111(Pi+0)2-21→C乘數(shù)數(shù)值位數(shù)n應(yīng)為偶數(shù)，共做n/2步乘法和移位；當(dāng)乘數(shù)數(shù)值位數(shù)n為奇數(shù)時(shí)，末位應(yīng)補(bǔ)0，湊成偶數(shù)位，做(n+1)/2步乘法和移位。當(dāng)最后一步完成后，若C=1，則還要做一次加X的動作（但不移位），即還上欠賬?！纠吭O(shè)[X]原=0.100111，[Y]原=0.100111，求[XY]原=？【例】設(shè)[X]原=0.111111，[Y]原=1.111001，求[XY]原=？4陣列乘法器小結(jié)1．通過對筆算豎式乘法引出計(jì)算機(jī)原碼一位乘規(guī)則；2.通過分析規(guī)則講解電路實(shí)現(xiàn)方法；3.由提升原碼乘法效率出發(fā)，引出“兩步并作一步”思想，得到原碼兩位乘方法；思考作業(yè)1．用原碼一位乘、兩位乘計(jì)算(1)x=0.110111，y=-0.101110；(2)x=-0.010111，y=-0.010101；(3)x=19，y=35；(4)x=0.11011，y=-0.1110

授課內(nèi)容定點(diǎn)補(bǔ)碼乘法;定點(diǎn)原碼除法課時(shí)2所用教材王煒主編《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》教學(xué)目標(biāo)了解定點(diǎn)補(bǔ)碼一位乘，包括定點(diǎn)補(bǔ)碼一位乘校正法和補(bǔ)碼一位乘比較法，以及掌握定點(diǎn)補(bǔ)碼兩位乘比較法；了解定點(diǎn)原碼一位除恢復(fù)余數(shù)法，掌握原碼一位除加減交替法。教學(xué)重點(diǎn)定點(diǎn)補(bǔ)碼兩位乘比較法；原碼一位除加減交替法。教學(xué)難點(diǎn)1．原碼一位除加減交替法。教學(xué)設(shè)計(jì)1.教學(xué)思路通過講解定點(diǎn)補(bǔ)碼乘法和定點(diǎn)原碼除法的基本思想、運(yùn)算規(guī)則、以及例題，讓學(xué)生掌握定點(diǎn)補(bǔ)碼乘法和定點(diǎn)原碼除法運(yùn)算方法。2.教學(xué)手段（1）充分利用慕課等學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考；（2）以學(xué)生實(shí)踐過程中存在的問題為牽引，采用啟發(fā)式教學(xué)方法授課；（3）充分利用多媒體課件優(yōu)勢，制作生動的多媒體動畫進(jìn)行演示，使學(xué)員充分掌握重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容討論問題：1.為什么要有補(bǔ)碼乘法運(yùn)算？2.我們能不能把運(yùn)算方法精進(jìn)高效化？內(nèi)容大綱：定點(diǎn)補(bǔ)碼乘法補(bǔ)碼乘法的符號位在運(yùn)算中同時(shí)產(chǎn)生。1、定點(diǎn)補(bǔ)碼一位乘（1）定點(diǎn)補(bǔ)碼一位乘校正法基本思想：設(shè)被乘數(shù)[X]補(bǔ)=X0.X1X2…Xn，乘數(shù)[Y]補(bǔ)=Y0.Y1Y2…Yn，則[X·Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)·(-Y0+0.Y1Y2…Yn）。即：[X]補(bǔ)與[Y]補(bǔ)按原碼運(yùn)算規(guī)則運(yùn)算，所得結(jié)果根據(jù)具體情況再加以校正得到[X·Y]補(bǔ)：若乘數(shù)為正數(shù)，結(jié)果不需校正；若乘數(shù)為負(fù)數(shù)，則需將結(jié)果+[-X]補(bǔ)進(jìn)行校正。定點(diǎn)補(bǔ)碼一位乘校正法運(yùn)算規(guī)則如下：乘法運(yùn)算時(shí)，把乘數(shù)的補(bǔ)碼[Y]補(bǔ)去掉符號位，當(dāng)成正數(shù)與[X]補(bǔ)按照同原碼一樣的方法相乘；被乘數(shù)和部分積的符號位一同參與運(yùn)算；部分積是否+[X]補(bǔ)由Yi決定：Yi=1時(shí)加，Yi=0時(shí)不加，然后右移一位，兩個n位數(shù)相乘，共做n次加法和n次移位；相加時(shí)采用兩位符號位，以便存放乘法過程中絕對值大于或等于1的中間值；右移必須按補(bǔ)碼規(guī)則進(jìn)行，左邊補(bǔ)符號位；乘數(shù)為負(fù)時(shí)，最后求出的部分積需+[-X]補(bǔ)進(jìn)行校正，但不移位?！纠吭O(shè)X=-0.1101,Y=0.1011,即[X]補(bǔ)=11.0011,[Y]補(bǔ)=Y=0.1011,求[X·Y]補(bǔ)=？【例】設(shè)X=-0.1101,Y=-0.1011,即[X]補(bǔ)=11.0011,[Y]補(bǔ)=11.0101,求[X·Y]補(bǔ)=？（2）定點(diǎn)補(bǔ)碼一位乘比較法使用校正法當(dāng)乘數(shù)為正為負(fù)時(shí)其運(yùn)算規(guī)律不統(tǒng)一，控制較復(fù)雜。布斯(Booth)對前述的校正法補(bǔ)碼乘法公式進(jìn)行變換，得出了另一公式，又稱為布斯公式，它避免區(qū)分乘數(shù)的正負(fù)，而且讓乘數(shù)的符號也參加運(yùn)算，使運(yùn)算規(guī)律統(tǒng)一。補(bǔ)碼一位乘比較法運(yùn)算規(guī)則：部分積和被乘數(shù)采用兩位符號位，乘數(shù)采用一位符號位，并設(shè)附加位Yn+1o0，通過乘數(shù)寄存器的末兩位決定下一步的操作：判斷位YiYi+1操作規(guī)則00[Pi]補(bǔ)→01[Pi]補(bǔ)+[X]補(bǔ)后→10[Pi]補(bǔ)+[-X]補(bǔ)后→11[Pi]補(bǔ)→最后一步（i=n+1）不移位。【例】設(shè)X=-0.1101，Y=0.1011，即[X]補(bǔ)=11.0011，[Y]補(bǔ)=0.1011，[-X]補(bǔ)=00.1101，求[X·Y]補(bǔ)。2、定點(diǎn)補(bǔ)碼兩位乘根據(jù)補(bǔ)碼一位乘的布斯算法，將兩步合并成一步：[Pi+1]補(bǔ)＝2-1([Pi]補(bǔ)+(Yn-i+1-Yn-i)[X]補(bǔ))[Pi+2]補(bǔ)＝2-1([Pi+1]補(bǔ)+(Yn-i-Yn-i-1)[X]補(bǔ))將上面兩步合成一步得：[Pi+2]補(bǔ)=2-1(2-1([Pi]補(bǔ)+(Yn-i+1-Yn-i)[X]補(bǔ))+(Yn-i-Yn-i-1)[X]補(bǔ))=2-2([Pi]補(bǔ)+(Yn-i+1-Yn-i+2Yn-i-2Yn-i-1)[X]補(bǔ))=2-2([Pi]補(bǔ)+(Yn-i+1+Yn-i-2Yn-i-1)[X]補(bǔ))即部分積[Pi]補(bǔ)加上乘數(shù)寄存器低兩位和附加位組合值與[X]補(bǔ)的積，再右移兩位，即為[Pi+2]補(bǔ)。補(bǔ)碼兩位乘比較法規(guī)則：Yn-i-1Yn-iYn-i+1組合值[Pi+2]補(bǔ)說明0000([Pi]補(bǔ)+0)×2-2直接右移2位0011([Pi]補(bǔ)+[X]補(bǔ))×2-2+[X]補(bǔ)，右移2位0101([Pi]補(bǔ)+[X]補(bǔ))×2-2+[X]補(bǔ)，右移2位0112([Pi]補(bǔ)+2[X]補(bǔ))×2-2+2[X]補(bǔ)，右移2位100-2([Pi]補(bǔ)+2[-X]補(bǔ))×2-2+2[-X]補(bǔ)，右移2位101-1([Pi]補(bǔ)+[-X]補(bǔ))×2-2+[-X]補(bǔ)，右移2位110-1([Pi]補(bǔ)+[-X]補(bǔ))×2-2+[-X]補(bǔ)，右移2位1110([Pi]補(bǔ)+0)×2-2直接右移2位加法器設(shè)三符號位，做乘法運(yùn)算之前添加一位附加位Yn+1=0。若乘數(shù)由一位符號位和n（奇數(shù)）位數(shù)值組成，則只需做(n+1)/2步乘法，且最后一步只右移一位；若乘數(shù)數(shù)值位數(shù)n為偶數(shù)，可以有兩種方法：乘數(shù)末位補(bǔ)0，使總位數(shù)仍為偶數(shù)，按照原方法進(jìn)行；或者，乘數(shù)設(shè)兩位符號位，使總位數(shù)仍為偶數(shù)，共做n/2+1步乘法，且最后一步不右移。【例】設(shè)X=-0.1101，Y=-0.1011，即[X]補(bǔ)=1.0011，[Y]補(bǔ)=1.0101，求[XY]補(bǔ)=?計(jì)算機(jī)定點(diǎn)小數(shù)除法要求被除數(shù)、除數(shù)均為定點(diǎn)小數(shù)（純小數(shù)），且位數(shù)相同或者被除數(shù)是除數(shù)位數(shù)的2倍。除法運(yùn)算的商為定點(diǎn)小數(shù)（純小數(shù)），位數(shù)同除數(shù)。為避免出現(xiàn)非純小數(shù)商的情況，要求必須|X|<|Y|（當(dāng)被除數(shù)是除數(shù)位數(shù)的2倍時(shí)，要求被除數(shù)的高位部分組成的數(shù)的絕對值小于除數(shù)），否則若|X|3|Y|，結(jié)果溢出。一旦溢出，停止運(yùn)算，報(bào)溢出中斷。1.定點(diǎn)原碼一位除法設(shè)X=0.1011，Y=0.1101，二進(jìn)制小數(shù)筆算除法求商C和余數(shù)R的過程：0.110111010.10110|X|<|Y|，商0，末位添0-0.01101R0>2-1|Y|，商1，做減法并末位添00.010010-0.001101R1>2-2|Y|，商1，做減法并末位添00.00010100.00010100R2<2-3|Y|，商0，末位添0-0.00001101R3>2-4|Y|，商1，做減法得余數(shù)0.00000111R4∴C=0.1101，R=R4=0.0111×2-4原碼一位右移除數(shù)用左移被除數(shù)或余數(shù)實(shí)現(xiàn)，高位無用的數(shù)位移出丟棄；上商“0”或“1”通過減法來判斷。設(shè)[X]原=X0.X1X2……Xn，[Y]原=Y0.Y1Y2……Yn符號位單獨(dú)處理，C0=X0?Y0數(shù)值部分按絕對值相除，即|X|/|Y|。第一步做|X|-|Y|=R0'，若R0'<0，則上商“0”，做R0'+|Y|=R0恢復(fù)余數(shù)以后每步除法通過左移一位，-|Y|（即2Ri-|Y|）實(shí)現(xiàn)：若2Ri-|Y|=Ri+130(余數(shù)正)，商“1”；若2Ri-|Y|=Ri+1<0(余數(shù)負(fù))，商“0”，+|Y|恢復(fù)余數(shù)。共求出小數(shù)點(diǎn)后n位商C=C0.C1C2……Cn余數(shù)符號同被除數(shù)符號，結(jié)果余數(shù)為2-nRn，最后余數(shù)為負(fù)時(shí)，要+|Y|恢復(fù)余數(shù)?！纠吭O(shè)X=0.1011，Y=0.1101，求X/Y。除法時(shí)間較長，速度低；而且除法步數(shù)不固定，控制較復(fù)雜。2.加減交替法在恢復(fù)余數(shù)法中，當(dāng)?shù)趇次余數(shù)Ri<0時(shí)，第i位上商“0”，且恢復(fù)余數(shù)，即Ri+|Y|，然后左移一位，-|Y|。這個過程合起來即：Ri+1=2(Ri+|Y|)-|Y|=2Ri+|Y|，因此，求Ri+1不必恢復(fù)余數(shù)：當(dāng)Ri30時(shí)，上商“1”，Ri+1=2Ri-|Y|；當(dāng)Ri<0時(shí)，上商“0”，Ri+1=2Ri+|Y|。加減交替法的優(yōu)點(diǎn)是操作步驟固定且易于編程?！纠吭O(shè)X=0.1011，Y=0.1101，[-Y]補(bǔ)=11.0011，用加減交替法求X/Y。如下如所示是原碼一位除加減交替法原理框圖：定點(diǎn)整數(shù)除法方法與定點(diǎn)小數(shù)相似，只是要注意：要求|除數(shù)|<|被除數(shù)|（否則，不能得到整數(shù)商），且二者均不可為0（在除法前進(jìn)行判斷）；被除數(shù)的位數(shù)必須是除數(shù)位數(shù)的兩倍，且被除數(shù)的高n位比除數(shù)（n位）?。ǚ駝t溢出），若被除數(shù)為n位，需在前面加上n位0擴(kuò)展成除數(shù)位數(shù)的兩倍再進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)只需初始化時(shí)將寄存器A清零，而將被除數(shù)放在乘商寄存器C中即可。小結(jié)1．詳細(xì)介紹了定點(diǎn)補(bǔ)碼一位乘，包括定點(diǎn)補(bǔ)碼一位乘校正法和補(bǔ)碼一位乘比較法，以及定點(diǎn)補(bǔ)碼兩位乘比較法；2．詳細(xì)介紹了定點(diǎn)原碼一位除恢復(fù)余數(shù)法，以及原碼一位除加減交替法。思考作業(yè)1．為什么設(shè)三位符號位？

授課內(nèi)容定點(diǎn)補(bǔ)碼除法、浮點(diǎn)運(yùn)算方法、運(yùn)算部件課時(shí)2所用教材王煒主編《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》教學(xué)目標(biāo)掌握補(bǔ)碼一位除加減交替法；了解浮點(diǎn)數(shù)階碼運(yùn)算以及乘除法運(yùn)算方法；理解運(yùn)算部件的基本組成。教學(xué)重點(diǎn)補(bǔ)碼除法。教學(xué)難點(diǎn)1．補(bǔ)碼除法。教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)思路通過講解定點(diǎn)補(bǔ)碼除法、浮點(diǎn)運(yùn)算方法的基本思想、運(yùn)算規(guī)則、以及例題，讓學(xué)生掌握定點(diǎn)補(bǔ)碼除法、浮點(diǎn)運(yùn)算方法。2.教學(xué)手段（1）充分利用慕課等學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考；（2）以學(xué)生實(shí)踐過程中存在的問題為牽引，采用啟發(fā)式教學(xué)方法授課；（3）充分利用多媒體課件優(yōu)勢，制作生動的多媒體動畫進(jìn)行演示，使學(xué)員充分掌握重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容討論問題：1.為什么要有補(bǔ)碼除法運(yùn)算？2.我們能不能把運(yùn)算方法精進(jìn)高效化？內(nèi)容大綱：定點(diǎn)補(bǔ)碼一位除法當(dāng)除數(shù)和被除數(shù)用補(bǔ)碼表示時(shí)，判別是否夠減，要通過比較它們絕對值的大小。若兩數(shù)同號，用減法；若異號，用加法。對于判斷是否夠減，及確定本次上商1還是0的規(guī)則，還與結(jié)果的符號有關(guān)。當(dāng)商為正時(shí)，商的每一位上的值與原碼表示一致；而當(dāng)商為負(fù)時(shí)，商的各位應(yīng)為補(bǔ)碼形式的值。一般先按各位的反碼值上商，除完后，再用在低位上加1的方法求出正確的補(bǔ)碼值。定點(diǎn)補(bǔ)碼一位除有三種方法：恢復(fù)余數(shù)法、加減交替法、Booth法。1.加減交替法若X補(bǔ)、Y補(bǔ)、r補(bǔ)分別為被除數(shù)、除數(shù)和余數(shù)，加減交替規(guī)則如下表所示：X補(bǔ)Y補(bǔ)數(shù)符商符第一步操作r補(bǔ)Y補(bǔ)數(shù)符上商下一步操作同號0減法同號（夠減）異號（不夠減）102[ri]補(bǔ)-Y補(bǔ)2[ri]補(bǔ)+Y補(bǔ)異號1加法同號（不夠減）異號（夠減）102[ri]補(bǔ)-Y補(bǔ)2[ri]補(bǔ)+Y補(bǔ)由此有定點(diǎn)補(bǔ)碼一位除加減交替法規(guī)則：設(shè)X為被除數(shù)，Y為除數(shù)，C為商，R為余數(shù)；第一步求[R0]補(bǔ)：若X、Y同號，做[X]補(bǔ)-[Y]補(bǔ)；否則，做[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)。第二步上商、求[Ri]補(bǔ)：若余除同號，上商“1”，[Ri]補(bǔ)左移1位，-[Y]補(bǔ)；若余除異號，上商“0”，[Ri]補(bǔ)左移1位，+[Y]補(bǔ)；連同符號位共做n次加（或減）、n次移位，得n位商(C0.C1C2……Cn-1)，商R左移n次。定點(diǎn)補(bǔ)碼一位除加減交替法中第一次上的商即為商符。若正商第一次商“1”，負(fù)商第一次商“0”，則表示溢出。商的最后一位一般采用“恒置1”的方法，并省略最低位+1操作，最大誤差為士2-n，操作簡便。另外一種簡便方法是“0舍1入”法：多求一位商（n+2位，含符號位），然后執(zhí)行類似十進(jìn)制“四舍五入”的操作。如果對商的精度要求較高，則可按規(guī)則再進(jìn)行一次操作以求得商的下一數(shù)值位，然后采用以下方法對上進(jìn)行處理：除不盡時(shí)，正商不必修正，負(fù)商要+2-n修正；除盡時(shí)，除數(shù)為正不必修正，除數(shù)為負(fù)，商要+2-n修正。最后一步余數(shù)為0，表明能除盡；若除法過程中任意一步余數(shù)為0，也表明能除盡。除法除得盡時(shí)應(yīng)使最后的余數(shù)為0。若除法過程中任意一步余數(shù)為0，因除法運(yùn)算過程需繼續(xù)左移(即繼續(xù)求商)，當(dāng)最后一位商求出以后，若余數(shù)不為0，應(yīng)加減[Y]補(bǔ)使余數(shù)為0，或者將余數(shù)直接清為0。當(dāng)除不盡時(shí)，正商且余除同號或負(fù)商且余除異號（簡單地講：余數(shù)與被除數(shù)同符號），所得余數(shù)為真余數(shù)，否則為假余數(shù)，應(yīng)恢復(fù)余數(shù)：如果商為正且余除異號，做[Ri+1]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)恢復(fù)余數(shù)；如果商為負(fù)且余除同號，做[Ri+1]補(bǔ)-[Y]補(bǔ)恢復(fù)余數(shù)。【例】設(shè)[X]補(bǔ)=1.0111，[Y]補(bǔ)=0.1101，求[X/Y]補(bǔ)?！纠吭O(shè)X=0.0100，Y=-0.1000，求[X/Y]補(bǔ)?！纠縖X]補(bǔ)=1.0111，[Y]補(bǔ)=1.0011，求[X/Y]補(bǔ)=？2.Booth法定點(diǎn)補(bǔ)碼一位除加減交替法第1位商(符號位)規(guī)則與其余位不同，不便于控制。定點(diǎn)補(bǔ)碼一位除Booth法將被除數(shù)看作余數(shù)，采用統(tǒng)一的計(jì)算與上商方法。定點(diǎn)補(bǔ)碼一位除Booth法規(guī)則：若余數(shù)(初始為被除數(shù))除數(shù)同號，上商1，余數(shù)左移一位，減去除數(shù)；否則，上商為0，余數(shù)左移一位，加上除數(shù)。重復(fù)上述步驟，直到求得所需位數(shù)為止。最后將商符變反，根據(jù)情況修正商的最后一位?！纠吭O(shè)[X]補(bǔ)=1.0111，[Y]補(bǔ)=0.1101，求[X/Y]補(bǔ)。3.4.3提高除法運(yùn)算速度的方法提高除法運(yùn)算的方法主要有：原碼加減除數(shù)的跳0跳1除法：借助快速加減硬件完成除法運(yùn)算；迭代除法（即除法運(yùn)算通過乘法操作實(shí)現(xiàn)）：被除數(shù)（分子）、除數(shù)（分母）分別乘以一系列的數(shù)ri(i=0,1,2,...,n)，使分母迅速收斂于1，則分子便同速收斂于商；采用陣列除法器：由加法器單元和門電路構(gòu)成除法陣列，將逐級遞推的各步操作直接在硬件邏輯上級連起來，在一拍內(nèi)完成。跳0跳1除法設(shè)被除數(shù)[X]原=X0.X1…Xn，除數(shù)[Y]原=Y0.Y1…Yn，所求得的商[C]原=C0.C1…Cn，余數(shù)[R]原=R0.R1…Rn，其中X·Y10，|X|<|Y|，Y是規(guī)格化數(shù)。跳0跳1除法規(guī)則是：符號位單獨(dú)處理，C0=X0?Y0；數(shù)值部分按絕對值相除，即|X|/|Y|，設(shè)某步除法的余數(shù)為Ri：若Ri30，且Ri的高K個數(shù)位均為0，即Ri=0.00…….01XX……X，本次上商1，再連商K-1個0，將余數(shù)左移K位，-|Y|，得新余數(shù)；若Ri<0，且Ri的高K個數(shù)位均為1，即：Ri=1.11…10XX……X，共K個1，則本次上商0，再連商K-1個1，將余數(shù)左移K位，+|Y|，得新余數(shù)。兩個n+1位數(shù)(含一位符號位)相除，得n+1位商，余數(shù)共左移n次，商R左移n+1次；最后余數(shù)為負(fù)時(shí)，要+|Y|恢復(fù)余數(shù)，余數(shù)符號同被除數(shù)符號，結(jié)果余數(shù)為2-nRn。【例】[X]原=1.1001，[Y]原=0.1011，[-|Y|]補(bǔ)=1.0101，求X/Y=?【例】[X]原=0.1010000，[Y]原=0.1100011，[-|Y|]補(bǔ)=1.0011101，求X/Y=?迭代除法設(shè)，若有一組合適的迭代系數(shù)Fi(0≤i≤r)，迭代后使Y×F0×F1×F2×…×Fr→1，則分子即為商：X×F0×F1×F2×…×Fr。若X和Y為格式化正小數(shù)，則Y=1-δ(0<δ≤1/2)：取F0=1+δ，則Y0=(1-δ)(1+δ)=1-δ2；取F1=1+δ2，則Y1=(1-δ2)(1+δ2)=1-δ4；……取Fi=1+δ2i，則Yi=(1-δ2i)(1+δ2i)=1-δ2i+1，當(dāng)i增加時(shí)，Yi很快趨近于1，其誤差為δ2i+1；此時(shí)：Fi=1+δ2i=2-1+δ2i=2-(1-δ2i)=2-Yi-1=2+(-Yi-1)，F(xiàn)i即-Yi-1的補(bǔ)碼(0≤i≤r)。【例】設(shè)X=0.1000，Y=0.1011，求X/Y。浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算方法兩浮點(diǎn)數(shù)相乘其乘積的階碼為相乘兩數(shù)階碼之和,其尾數(shù)應(yīng)為相乘兩數(shù)的尾數(shù)之積。兩個浮點(diǎn)數(shù)相除，商的階碼為被除數(shù)的階碼減去除數(shù)的階碼得到的差，尾數(shù)為被除數(shù)的尾數(shù)除以除數(shù)的尾數(shù)所得的商。參加運(yùn)算的兩個數(shù)都為規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)，乘除運(yùn)算都可能出現(xiàn)結(jié)果不滿足規(guī)格化要求的問題，因此也必須進(jìn)行規(guī)格化、舍入和判溢出等操作。規(guī)格化時(shí)要修改階碼。若階碼采用移碼表示，[Ex]移=[Ex]移+2n(-2n≤2<2n)∴[Ex]移+[Ey]移＝2n+Ex+2n+Ey＝2n+(2n+(Ex+Ey))＝2n+[Ex+Ey]移[Ex]移-[Ey]移＝2n+Ex-2n-Ey＝-2n+(2n+(Ex-Ey))＝-2n+[Ex-Ey]移即：直接用移碼加減運(yùn)算時(shí)，結(jié)果符號位需進(jìn)行修正。又[Ex]移+[Ey]補(bǔ)=2n+Ex+2n+1+Ey=2n+1+(2n+(Ex+Ey))=2n+(Ex+Ey)(mod2n+1)=[Ex+Ey]移∴[Ex+Ey]移=[Ex]移+[Ey]補(bǔ)同理，[Ex-Ey]移=[Ex]移+[-Ey]補(bǔ)也即執(zhí)行移碼加減運(yùn)算時(shí)，對加數(shù)或減數(shù)的符號位取反，即可得到和或差的移碼。但是如果移碼運(yùn)算的結(jié)果溢出，上述結(jié)論不成立。階碼運(yùn)算過程中，使用雙符號位，并規(guī)定最高符號位恒用０參加加減運(yùn)算，當(dāng)最高符號位為“1”時(shí)，表示溢出。10----上溢11----下溢當(dāng)最高符號位為“0”時(shí)，表示無溢出。01----結(jié)果為正00----結(jié)果為負(fù)一般地，浮點(diǎn)乘法運(yùn)算步驟如下：判“0”：提前判斷有利于提高運(yùn)算速度；階碼相加；尾數(shù)相乘：按定點(diǎn)小數(shù)乘法運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行；規(guī)格化處理；因?yàn)閰⑴c運(yùn)算的數(shù)為規(guī)格化數(shù)，故|M積|≥1/4，即最多只需左規(guī)一位；只有負(fù)數(shù)補(bǔ)碼表示且針對(-1)×(-1)=+1時(shí)才有右規(guī)問題，此時(shí)M積=01.00……00，即右規(guī)也是最多一位。舍入處理；判溢出。浮點(diǎn)乘法運(yùn)算步驟如下：判“0”：提前判斷有利于提高運(yùn)算速度；尾數(shù)調(diào)整：調(diào)整被除數(shù)尾數(shù)使其小于除數(shù)尾數(shù)；階碼相減；判溢出：求階差后需判溢出；尾數(shù)相除。運(yùn)算部件定點(diǎn)運(yùn)算部件由算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU、若干個寄存器、移位電路、計(jì)數(shù)器、門電路等組成。ALU部件主要完成加減法算術(shù)運(yùn)算及邏輯運(yùn)算，其中還應(yīng)包含有快速進(jìn)位電路。ALU和寄存器同數(shù)據(jù)總線之間如何傳送操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果映射著運(yùn)算部件內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送通路結(jié)構(gòu)，也就是運(yùn)算器的組織方式，常見的有三種內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)：單總線、雙總線、三總線。浮點(diǎn)運(yùn)算部件通常由階碼運(yùn)算部件和尾數(shù)運(yùn)算部件組成。其各自的結(jié)構(gòu)與定點(diǎn)運(yùn)算部件相似，其中，階碼部分僅執(zhí)行加減法運(yùn)算。尾數(shù)部分執(zhí)行加減乘除運(yùn)算，左規(guī)時(shí)有時(shí)需要左移多位。為加速移位過程，有的機(jī)器設(shè)置了可移動多位的電路。小結(jié)1．詳細(xì)介紹了補(bǔ)碼除法；2.詳細(xì)介紹了浮點(diǎn)數(shù)階碼運(yùn)算以及乘除法運(yùn)算方法；3．講解了運(yùn)算部件的基本組成。思考作業(yè)1．提高除法運(yùn)算速度的方法還有哪些？

授課內(nèi)容數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼課時(shí)2所用教材王煒主編《計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)》教學(xué)目標(biāo)理解奇偶校驗(yàn)碼；掌握海明碼；了解循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。教學(xué)重點(diǎn)海明碼的編碼與糾檢錯。教學(xué)難點(diǎn)1．海明碼的編碼與糾檢錯。教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)思路通過知識學(xué)習(xí)體會計(jì)算機(jī)工程技術(shù)領(lǐng)域所普遍采用的“盡力而為”的思想，進(jìn)一步強(qiáng)化和提升抓住主要矛盾、解決主要問題的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)論、大局觀。2.教學(xué)手段（1）充分利用慕課等學(xué)習(xí)資源，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考；（2）以學(xué)生實(shí)踐過程中存在的問題為牽引，采用啟發(fā)式教學(xué)方法授課；（3）充分利用多媒體課件優(yōu)勢，制作生動的多媒體動畫進(jìn)行演示，使學(xué)員充分掌握重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容討論問題：1.如何提高計(jì)算機(jī)的可靠性？內(nèi)容大綱：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，在讀/寫、存儲和傳送的過程中可能發(fā)生錯誤。提高計(jì)算機(jī)的可靠性一方面可以從提高硬件可靠性入手，例如選用更高可靠性器件、更好生產(chǎn)工藝，精心設(shè)計(jì)高可靠性硬件電路等；另一方面是從編碼上想辦法，即采用糾錯檢錯編碼技術(shù)。糾錯檢錯編碼技術(shù)通過增加冗余線路，在原有數(shù)據(jù)位之外再增加一到幾位校驗(yàn)位，使新得到的碼字帶上某種特性；接收方通過檢查碼字是否仍保持有這一特性來發(fā)現(xiàn)是否出現(xiàn)錯誤，甚至定位并自動改正錯誤（即糾錯）。奇偶校驗(yàn)法比較簡單，計(jì)算機(jī)中應(yīng)用比較普遍。它在每組數(shù)據(jù)信息上附加一位校驗(yàn)位，校驗(yàn)位的取值（0或1）取決于這組信息中‘1’的個數(shù)和校驗(yàn)方式（奇或偶校驗(yàn)）。奇校驗(yàn)：這組數(shù)據(jù)加上校驗(yàn)碼位后數(shù)據(jù)中‘1’的位數(shù)應(yīng)為奇數(shù)。偶校驗(yàn)：這組數(shù)據(jù)加上校驗(yàn)碼位后數(shù)據(jù)中‘1’的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)。海明校驗(yàn)碼海明校驗(yàn)碼以奇偶校驗(yàn)法為基礎(chǔ)，其校驗(yàn)位不是一位而是一組，碼距大于2。由RichardHamming1950年提出。海明校驗(yàn)碼在數(shù)據(jù)中加入r個校驗(yàn)位，并把數(shù)據(jù)的每一個二進(jìn)制位分配在r個奇偶校驗(yàn)組中。當(dāng)某一位數(shù)值位出錯后，就會引起有關(guān)的r個校驗(yàn)組的值發(fā)生變化，不但可發(fā)現(xiàn)錯，還能自動錯誤定位。海明校驗(yàn)碼編碼時(shí)首先確定校驗(yàn)位個數(shù)以及校驗(yàn)位與數(shù)據(jù)位的位置，在確定校驗(yàn)位的值形成海明校驗(yàn)碼。r個校驗(yàn)位可以表示2r個信息，1個信息指出“沒有錯誤”，其余2r-1個信息指出錯誤的具體位置。但由于校驗(yàn)位本身也可能在傳送中出錯，所以只有2r-1-r個信息可用于糾正被傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)，若令被傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)為k。海明校驗(yàn)應(yīng)滿足：2r-r-1≥k，即2r≥k+r+1。例如：用4個校驗(yàn)位能可靠傳輸24-1-4=11位信息；而要校驗(yàn)32位數(shù)據(jù)則需至少6個校驗(yàn)位。若海明碼的最高位號為m，最低位號為1，即HmHm-1…H2H1，則海明碼的編碼規(guī)則是：海明碼的總位數(shù)等于數(shù)據(jù)位與校驗(yàn)位之和；每個校驗(yàn)位Pi被放在2i-1的位置，其余各位為數(shù)據(jù)位，并按從低向高位依次排列的關(guān)系分配各數(shù)據(jù)位。例如，4位欲傳送的數(shù)據(jù)D3D2D1D0，需三個校驗(yàn)碼P3P2P1，海明碼為：D3D2D1P3D0P2P1；11位欲傳送數(shù)據(jù)D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0，需四個校驗(yàn)碼P4P3P2P1，海明碼為：D10D9D8D7D6D5D4P4D3D2D1P3D0P2P1。海明碼的每一位由多個校驗(yàn)位一起進(jìn)行校驗(yàn)，被校驗(yàn)的位號等于校驗(yàn)它的各校驗(yàn)位位號和；偶校驗(yàn)時(shí)各校驗(yàn)位Pi的值為它參與校驗(yàn)的數(shù)據(jù)位的異或（奇校驗(yàn)時(shí)將上述值取反），Pi參與校驗(yàn)的所有數(shù)據(jù)