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第一章计算机组成与体系结构

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计算机组成结构

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计算机组成与体系结构

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第一章计算机组成与体系结构

1. 数据的表示

1.1

进制的转换

1.1.1R 进制转十进制

这里写的详细一点就是：二进制 10100.01 = 1×2^4 + 0×2^3 + 1×2^2 +

0×2^1 + 0×2^0 + 0×2^(-1) + 1×2^(-2)，对于七进制 604.01 也是同样的道

理。

1.1.2

十进制转

进制

对于十进制转 R 进制，采取的就是对十进制数除 R 取余，最后对余数取倒序

即可。如果将十进制数 94 转 8 进制，那么除 8 取余即可，其他情况均是如此。

1.1.3

二进制转八进制与十六进制

①二进制转八进制：每三个二进制位对应一个八进制位，对于二进制数

10001110，从低位开始三位三位的看，二进制的 110 对应八进制的 6；二进制的

001 对应八进制的 1；而此时只剩下两位 10，那么在最前面补 0（补满 3 位即可），

也就是 010，对应八进制的 2，所以该二进制数 10 001 110 就对应八进制数 216。

②二进制转十六进制：每四个二进制位对应一个十六进制位，对于二进制数

10001110，从低位开始四位四位的看，二进制的 1110 对应十六进制的 E（14）；

二进制的 1000 对应十六进制的 8；如果不满四位，与转八进制一样，在最前面

补 0（补满 4 位即可）。在十六进制中，A=10，B=11，C=12，D=13，E=14，F=15。

1.2

原码反码补码移码

对于十进制数 1，我们将其转为二进制为：1，如果用 1 个字节来存储它，我

们会在它的左边补 7 个 0（1 个字节 8 位），也就是 0000 0001，最高位是符号位

（带符号的情况下），对于正数而言，符号位为 0；对于负数，符号位为 1。也就

是说，对于正数 1，它的原码就是 0000 0001；对于负数 1，它的原码就是 1000 0001。

在上面的图表中，如果我们用原码进行 1+（-1）的计算，会得到 1000 0010

这样的二进制数，此时的结果为-2。那么我们每个人都知道 1+（-1）=0，所以

原码表示的这种方式，是不能在机器中做直接的计算的。（用补码计算）

对于一个正数而言，它的原反补三码相同；对于一个负数而言，它的反码为：

符号位不变，其余位按位取反（1 变 0，0 变 1）；它的补码为：在原码的基础上，

符号位不变，在剩下的位中，从低位开始找到第一个为 1 的那一位，从这个 1

开始的右边所有位都不变，左边所有位按位取反即可。在图中，对于二进制数

1000 0001，首先符号位不变，然后从低位开始找到最末位为 1，那么从它开始

右边所有位不变，剩下左边的按位取反，即补码为 1111 1111。

移码一般在特定的场合才会用到，比如浮点数运算中的阶码。而移码的求解

方法，其实就是在补码的基础上，对于符号位进行取反即可。

1.3

浮点数的运算

对于浮点数的相关计算方法，在这里就不做详细的叙述了，大家可以百度搜

索学习。

需要记住的就是先进行对阶（小阶向大阶看齐），之后对尾数进行计算，最

后是舍入处理，结果规格化。同时还要记住一点：尾数右移，阶码加 1；尾数左

移，阶码减 1。

浮点数所能表示的数值范围主要由阶码决定，所表示数值的精度则由尾数决

定。

2. CPU 的结构

计算机的主机中包含两大部件：CPU 和内存（主存储器）。而对于声卡、显

卡、鼠标键盘这些都是属于外设的。

对于 CPU，我们需要了解的就是运算器和控制器，以及这两者中的一些寄存

器。

①算术逻辑单元 ALU：它是运算器的重要组成部件，负责处理数据，实现对

数据的算术运算和逻辑运算。

②累加寄存器 AC：通常简称累加器，它是一个通用寄存器，功能是当运算

器的算术逻辑单元执行算术或逻辑运算时，为 ALU 提供一个工作区。

③数据缓冲寄存器 DR：作为 CPU 和内存、外设之间数据传送的中转站，作

为 CPU 和内存、外设之间在操作速度上的缓冲。

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