计算机组成原理复习笔记.pdf

计算机组成原理复习笔记.pdf 计算机组成原理是计算机科学和技术的基础课程，涵盖了计算机系统的组成、运算方法、运算器、存储器、输入/输出设备等方面的知识。本文将从计算机组成原理的角度对计算机系统进行概述，并对运算方法、运算器、存储器、输入/输出设备等方面进行详细介绍。 一、计算机系统概论 计算机系统是由硬件系统和软件系统组成的。硬件系统包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五大部件，而软件系统则包括系统软件、应用软件等。摩尔定律表明，随着时间的推移，计算机处理器的价格将不断降低，而计算机系统的性能将不断提高。 计算机系统的性能指标包括字长、MIPS 等。字长是指计算机处理器一次能够完成的二进制位数，MIPS 是指计算机处理器每秒执行的百万条指令。 二、运算方法和运算器 运算方法包括原码、反码、补码、移码等。原码是指二进制数的原代码，反码是指原码的反代码，补码是指原码加1后的代码，移码是指浮点数中的阶码。这些代码的计算方法不同，需要根据不同的情况选择合适的计算方法。 运算器是中央处理器的组成部分，主要功能是完成计算机的算术运算与逻辑运算。运算器的组成部件有算术逻辑运算单元（ALU）、数据缓冲寄存器、通用寄存器、多路转换器和数据总线等逻辑构件。 三、存储器和输入/输出设备 存储器是计算机系统的重要组成部分，包括主机内存储器、外存储器等。主机内存储器是计算机系统的主要存储器，包括DDR2、DDR3等，外存储器则包括硬盘、固态硬盘等。 输入/输出设备是计算机系统的输入和输出接口，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。 四、计算机系统的层次结构 计算机系统的层次结构可以分为五级：应用软件、系统软件、操作系统、计算机系统硬件和基础设施。应用软件是计算机系统的最高层次，系统软件是计算机系统的中间层次，操作系统是计算机系统的中间层次，计算机系统硬件是计算机系统的底层，而基础设施是计算机系统的基础层次。 五、BCD 和 ASCLL 码 BCD 码是指 binary-coded decimal 码，使用 4 位二进制数字表示一位十进制数字。ASCLL 码则是指 American Standard Code for Information Interchange 码，用于表示字符，使用一个字节八位来表示，只使用了七位。 六、校验码 校验码是指奇偶校验，用于检测数据的正确性。奇偶校验可以检测奇数个错误，但无法检测偶数个错误，也无法识别错误信息的位置。 七、变形补码与溢出判断 变形补码是指将补码的符号位与原码的符号位异或得到的代码。溢出判断可以通过变形补码来实现。如果两个数相加后，在符号位中出现了“10”或“01”，则说明溢出。 八、运算器的设计 运算器的设计需要考虑到高速性和可靠性。为了提高运算器的高速性，可以采用先行进位阵列、流水线等技术。74181ALU 是一种常用的算术逻辑运算单元，支持16 种逻辑运算和16 种算术运算。74182CLA 是一种先行进位发生器，可以实现多组74181ALU 的组间先行进位组合形式。 计算机组成原理是计算机科学和技术的基础课程，涵盖了计算机系统的组成、运算方法、运算器、存储器、输入/输出设备等方面的知识。本文对计算机系统的概述和运算方法的介绍，为读者提供了一个良好的学习基础。