《计算机组成原理》是计算机科学领域的一门基础课程,涵盖了计算机硬件系统的主要组成部分,包括数据表示、运算器、存储器、指令系统等核心概念。在这个PPT学习教案中,主要涉及了以下几个知识点:
1. **数据表示**:
- 十进制数向二进制、八进制、十六进制的转换:例如,将十进制数75.34转换为二进制1001011.0,八进制113.25605,十六进制4B.570A3D。
- 原码和补码表示:原码直接表示数值的正负,补码则用于表示有符号数,特别适用于实现加减运算。例如,[X]原=0.10100的补码为0.10100,[X]原=1.10111的补码为1.01001。
2. **数值范围**:
- 无符号整数:在16位字长下,能表示的范围是从0到2^16-1。
- 定点小数(原码表示):定点小数表示小数值,正数范围为-(1-2^-n)到1-2^-n,负数范围为-1到-(1-2^-n),其中n为小数点后的位数。
- 定点小数(补码表示):正数范围与原码相同,负数范围扩大至-1到2^-n-1。
- 定点整数(原码和补码表示):正数范围同无符号整数,负数范围扩大至-2^(n-1)到0。
3. **编码方式**:
- 8421码、余3码、2421码:这些都是不同的二进制编码方式,例如,(5382)10在不同编码下的表示形式。
4. **错误检测与纠正**:
- 海明校验码:用于检测和纠正一位错误,如有效信息位01101110的检一纠一海明校验码是011001111001,检二纠一海明校验码是1011001111001。
- 循环冗余校验(CRC):通过生成多项式计算校验位,例如,给定信息1010110010001111和生成多项式X^5+X^2+1,得到的CRC码是101011001000111110011。
5. **浮点数表示**:
- 32位浮点数通常由三部分组成:1位符号位,8位指数(移码),23位尾数(补码)。最大数和最小数的表示方式取决于符号位和指数位的设置。
- 规格化数的范围:最大正数为2^127*(1-2^(-23)),最小正数为2^(-128)*2^(-1),最小负数为-2^127,最大负数为-2^(-128)*(2^(-1)+2^(-23))。
6. **算术运算**:
- 变形补码加法:例如,X=0.11011和Y=0.11111相加会正溢出,结果为0111010;而X=-0.10110和Y=-0.00001相加无溢出,结果为1101001。
- 变形补码减法:类似地,通过变形补码计算X-Y的溢出情况。
这些知识是理解计算机内部如何表示和处理数据的基础,对于学习计算机硬件设计和系统级编程至关重要。