计算机的运算方法除法运算

(2) 不恢复余数法
特点：当运算过程中出现不够减的情况， 不必恢复余数，而是根据余数的符号， 继续往下运算，因此步数固定，控制简 单。
(2) 不恢复余数法 （加减交替法）
• 恢复余数法运算规则
余数 Ri＞0 上商 “1”，2Ri – y* 余数 Ri＜0 上商 “0”， Ri + y*
恢复余数
2( Ri+y*) – y* = 2Ri + y*
6.3 定点运算 •一、移位运算 •二、加减法运算 •三、乘法运算 •四、除法运算
6.3 定点运算
•四、除法运算 –1. 笔算除法是怎么做的 –2. 如何用计算机硬件来模拟笔算 除法的过程
•恢复余数法 •加减交替法
四、除法运算
1. 分析笔算除法 x = – 0.1011 y = 0.1101 求 x÷y
x* y*
约定 小数定点除法 x* ＜ y*
被除数不等于 0
除数不能为 0
整数定点除法 x* ＞ y*
恢复余数法
运算规则：
被除数（或余数）的绝对值减去除数的绝对值；
机器内部用补码的加法运算实现 ＋[－Y*]补
判别余数正负：
若为正数，上商1； 若为负数，上商0，并恢复余数； ＋[Y*]补
0
X
n
计数器 C GD S V
• 不恢复余数法运算规则
上商“1” 上商“0”
2Ri – y* 2Ri + y*
加减交替
加减交替法的运算规则
运算规则：
用被除数减去除数：
当余数为正时，商上1，余数左移一位，再减去除数； 当余数为负时，商上0，余数左移一位，再加上除数。
根据余数的正负，再做如上处理（上商、加减除数）
例6.25 x = – 0.1011
例6.25 结果
① x0 y0 = 1 1 = 0
②
x* y*
=
0.1101
∴
[
x y
]原
=
0.1101
特点 上商 n+1 次 第一次上商判溢出 移 n 次，加 n+1 次 用移位的次数判断除法是否结束
(3) 原码加减交替除法硬件配置
0
A
n
0
Q
n
n + 1 位加法器
左移 加
减
移位和加控制逻辑
控制门
0.1101
⌒
0. 1 1 0 1
0 . 1 0 1 10
0.01101 0 . 0 1 0 0 10
0.001101 0.00010100
0.00001101 0.00000111
✓商符单独处理 ？心算上商
？余数不动低位补“0”
减右移一位的除数
？上商位置不固定
x÷y = – 0. 1 1 0 1 商符心算求得 余数 0. 0 0 0 0 0 1 1 1
余数和商共同左移（逻辑左移）一位；
下次减除数，按低位对齐；
重复上述过程(左移n次，上商n＋1次)。
(1) 恢复余数法
例6.24 x = – 0.1011 y = – 0.1101
求
[
x y
]原
解：[x]原 = 1.1011 [y]原 = 1.1101 [y*]补 = 0.1101 [– y*]补 = 1.0011
① x0 y0 = 1 1 = 0
② 被除数（余数）
商
说明
0.1011 + 1.0011
1.1110 + 0.1101
0.1011 逻辑左移 1 . 0 1 1 0
+ 1.0011 0.1001
逻辑左移 1 . 0 0 1 0 + 1.0011
0.0000
0
0 0
01 01
Leabharlann Baidu
+[– y*]补
余数为负，上商 0
2. 笔算除法和机器除法的比较
笔算除法
机器除法
商符单独处理
符号位异或形成
心算上商
| x | – | y | ＞ 0 上商 1
| x | – | y | ＜ 0 上商 0
余数 不动 低位补“0” 余数 左移一位 低位补“0” 减右移一位 的除数 减 除数
2 倍字长加法器 上商位置 不固定
1 倍字长加法器 在寄存器 最末位上商
0.0000
0 0
01 01
011 011
0110 0110
01101
+[– y*]补
余数为负，上商 0
1 +[y*]补
余数为正，上商 1
1 +[– y*]补
余数为正，上商 1
1 +[– y*]补
余数为负，上商 0
1 +[y*]补
余数为正，上商 1
[x]原 = 1.1011 [y]原 = 1.1101 [x*]补 = 0.1011 [y*]补 = 0.1101 [–y*]补 = 1.0011
0.1101 0.1101
商
011 011
0110
0110 0110
01101
说明
余数为正，上商 1
1 +[– y*]补
余数为负，上商 0
恢复余数 +[y*]补
恢复后的余数
1 +[– y*]补
余数为正，上商 1
上商 5 次
第一次上商判溢出
余数为正 上商 1
左移 4 次
余数为负 上商 0，恢复余数
恢复余数法由于要恢复余数，使得除 法的步数不固定，控制比较复杂。且 在恢复余数时，要多作一次加法，降 低了执行速度。
恢复余数 +[y*]补
恢复后的余数
1 +[–y*]补
余数为正，上商 1
1 +[– y*]补
被除数（余数）
0.0101 逻辑左移 0 . 1 0 1 0
+ 1.0011 1.1101
+ 0.1101 0.1010
逻辑左移 1 . 0 1 0 0
+ 1.0011 0.0111
∴
[
x y
x* y*
]原
= =
y = – 0.1101
求
[
x y
]原
解： 0 . 1 0 1 1
逻 辑
＋1 . 0 0 1 1
左
1.1110
移 1.1100
＋0 . 1 1 0 1
0.1001
1.0010
＋1 . 0 0 1 1
0.0101
0.1010
＋1 . 0 0 1 1
1.1101
1.1010
＋0 . 1 1 0 1
0.0111
计算机实现除法时，要把除数右移改为被除数/余数左移。
要求计算机把求得的商直接写进商寄存器的每个对应位也是 不可取的，通常是把商上到商寄存器的最低位，并把部分商左移 一位。
运算过程中，存放被除数/余数和商的寄存器一同移位。计 算完成后，商寄存器中是商，原来存放被除数的寄存器中是余数。
做减法时，对于n位的除数，也不要求2n位的加法器，只需 用n位的加法器即可。
3. 原码除法
以小数为例
[ x ]原 = x0. x1x2 … xn
[ y ]原 = y0. y1y2 … yn
[
x y
]原
=
(x0
y0).
x* y*
式中 x* = 0. x1x2 … xn 为 x 的绝对值 y* = 0. y1y2 … yn 为 y 的绝对值
商的符号位单独处理 x0 y0
数值部分为绝对值相除