附件3：章节或分次(课时)教案
计算机组成原理 课程授课教案
周次 5 课次 7 课时 2 课型 √理论课 □讨论课 □实验课 □习题课 □其他 章 节 2.5 定点运算器的组成 名 称 教学目的及要求： 目的：了解定点运算器的组成 要求：了解定点运算器的组成 教学重点与难点： 重点：了解定点运算器的组成 难点：了解定点运算器的组成 教学方式方法、手段： 讲授法、归纳法 辅助手段：图表法 教学过程： 基本组成包括： 1）算术逻辑运算单元ALU：核心部件 2）暂存器：用来存放参与计算的数据及运算结果，它只对硬件设计者可见，即只被控制器硬件逻辑控制或微程序所访问。 3）通用寄存器堆：用于存放程序中用到的数据，它可以被软件设计者访问。 4）内部总线：用于连接各个部件的信息通道。 （一）逻辑运算（没有进位） 所谓逻辑数，是指不带符号的二进制数，是非数值型数据，表示的是计算机所要处理的一些状态信息。利用逻辑运算可以进行两个数的比较，或者从某个数中选取某几位等操作。计算机中的逻辑运算，主要是指逻辑非、逻辑加、逻辑乘、逻辑异四种基本运算。 （二）多功能算术/逻辑运算单元（ALU） 本节我们介绍的多功能算术/逻辑运算单元(ALU)不仅具有多种算术运算和逻辑运算的功能，而且具有先行进位逻辑，从而能实现高速运算。它的逻辑功能图如下图所示： Cn+1S3S2S1S0B3B2B1B074LS181MF3F2F1F0CnA3A2A1A074181是一个四位的ALU，它有两种工作方式。对正逻辑操作数来说，算术运算称高电平操作，逻辑运算称正逻辑操作(即高电平为“1”)。对于负逻辑操作数来说，正好相反。
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由于S0～S3有16种状态组合，因此，ALU有16种算术运算和16种逻辑运算功能。控制端Ｍ用于控制ALU是进行算术运算还是逻辑运算。当Ｍ＝0时，进行算术运算。当Ｍ＝1时，进行逻辑运算。 （三）内部总线 总线是计算机内各部件之间传送信息的公用的一组连线。 根据总线所在位置，总线分为内部总线和外部总线两类。内部总线是指CPU内各部件的连线，而外部总线是指系统总线，即CPU与存储器、I/O系统之间的连线。 按总线的逻辑结构来说，总线可分为单向传送总线和双向传送总线。所谓单向总线，就是信息只能向一个方向传送。所谓双向总线，就是信息可以分两个方向传送，既可以发送数据，也可以接收数据。 （四）定点运算器的基本结构 运算器包括ALU、阵列乘/除法器、寄存器组、多路开关、三态缓冲器、数据总线等逻辑部件。 运算器的设计，主要是围绕ALU和寄存器组与数据总线之间如何传送操作数和运算结果的。计算机的运算器有如下三种结构形式。 1.单总线结构的定点运算器 运算控制信号ALUC_OPIB→RiLAIB→LALBIB→LBIBGRRi→IB 在单总线结构中，输入数据和输出操作结果需要三次串行的选通操作。控制电路比较简单。 2.双总线结构的定点运算器 IB1LC→IB1Ri→IB1LCALURi→IB2ALU→LCC_OP运算控制信号GRIB1→RiIB2 在双总线结构中，操作的控制要分两步完成:（1）在ALU的两个输入端输入操作数，形成结果并送入缓冲寄存器;（2）把结果送入目的寄存器。 3.三总线结构的定点运算器 17
IB3总线旁IB2→IB3路器运算控制信号ALUC_OPRi→IB2GRIB3→RiRi→IB1IB2IB1 在三总线结构中，ALU的两个输入端分别由两条总线供给，而ALU的输出则与第三条总线相连。这样，算术逻辑操作就可以在一步的控制之内完成。另外，设置了一个总线旁路器。如果一个操作数不需要修改，而直接从总线2传送到总线3，那么可以通过控制总线旁路器把数据传出。操作时间快。 讨论、练习、作业： 63页第8题 教学反思： 能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清晰、逻辑性强、信息量大，时间分配合理，师生互动效果良好，板书工整。 参考书目资料： 《计算机组成与结构》（第五版）王爱英著，清华大学出版社 2013.01 填表说明： 1. 每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。 2. 课次为授课次序，填1、2、3……等。
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附件3：章节或分次(课时)教案
计算机组成原理 课程授课教案
周次 5 课次 8 课时 2 课型 √理论课 □讨论课 □实验课 □习题课 □其他 章 节 2.6 浮点运算方法（上） 名 称 教学目的及要求： 目的：掌握浮点数的加减法运算 要求：熟练浮点数的加减法运算 教学重点与难点： 重点：浮点数的加减法运算 难点：浮点数的加减法运算 教学方式方法、手段： 讲授法、归纳法 辅助手段：图表法 教学过程： 一、浮点数加法、减法运算 设有两个浮点数ｘ和ｙ，它们分别为ｘ＝2ｘ·Mｘ和ｙ＝2ｙ·Mｙ 其中：Eｘ和Eｙ分别为数ｘ和ｙ的阶码 Mｘ和Mｙ分别为数ｘ和ｙ的尾数。 （一）运算规则 1.当Ex=Ey=E时，x±y=2X(Mx ± My) 2.当EX≠EY时，先对阶，使X和Y的阶码相同，然后按照上式计算。 （二）浮点数加、减法运算步骤 1.对阶(小阶向大阶看齐) 先求阶差 △E=EX－EY ①若△E=0，则不必对阶 ②若△E＞0，则EX ＞ EY，阶码向EX 看齐，MY右移△E位 ③若△E＜0，则EX＜ EY，阶码向EY 看齐，MX右移△E位 2.尾数相加减 [Mx±My]补=[Mx]补＋[±My]补 3.结果规格化 因为尾数用补码表示，所以将尾数变为0.1?或1.0?的形式 ? 1）右规格化：尾数结果为10. ?或01. ?时进行 处理方法：将尾数右移1位，并且阶码加1。 ? 2）左规格化：尾数结果为0.0?或1.1?时进行 处理方法：尾数每左移1位，阶码减1，重复直到结果尾数为0.1?或1.0?为止。 4.舍入处理（“0舍1入”法） ? 如果右移时被丢掉数位的最高位为0则舍去，为1则将尾数的末位加“1”。
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EEE5.判断溢出 浮点数的溢出通常是以其阶码的溢出表现出来的。在规格化和舍入时都可能发生溢出，若阶码正常，加/减运算正常结束。若阶码下溢，则置运算结果为机器零，若上溢，则置溢出标志。 讨论、练习、作业： 63页第9题 教学反思： 能够清晰地讲解课程的重点、难点，内容讲解透彻、层次清晰、逻辑性强、信息量大，时间分配合理，师生互动效果良好，板书工整。 参考书目资料： 《计算机组成与结构》（第五版）王爱英著，清华大学出版社 2013.01 填表说明： 1. 每项页面大小可自行添减，一次课（二或三节）写一份上述格式教案。重复班只填写一份。 2. 课次为授课次序，填1、2、3……等。
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