计算机本-计算机组成原理.doc
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计算机组成原理是计算机科学的基础,它涉及计算机系统各个硬件组件的工作原理和交互方式。文档中的内容主要涵盖了计算机数值表示、运算器设计、浮点运算、校验码和数据转换等核心知识点。 1. **数值表示**: - **原码、补码、移码和反码**:这些是表示二进制数的四种方式,特别是对于负数。原码直接表示符号位,补码是最常用的表示负数的方法,其中正数的原码和补码相同,而负数的补码是原码除符号位外按位取反再加1。移码常用于表示指数,其中正数的移码和补码相同,且所有正数的最高位(符号位)为0,表示一个偏置值。反码主要用于求补运算。 - **定点数和浮点数**:定点数的数值范围有限,正负极性和小数点位置固定,而浮点数则包含一个指数部分和一个尾数部分,可以表示更大范围和更高精度的数值。 2. **运算器设计**: - **加法器**:加法器是运算器的核心部件,用于执行基本的加法操作。并行进位加法器能更快地完成加法运算,因为进位信号在所有位同时传递,提高了运算速度。 - **运算器组成**:包括ALU(算术逻辑单元)、状态寄存器、数据总线和地址寄存器等。ALU执行算术和逻辑运算,状态寄存器保存运算状态,数据总线传输数据,地址寄存器存储数据的内存地址。 3. **校验码**: - **奇偶校验码**:通过添加一个校验位确保数据位中1的数量为奇数或偶数,用于检测单个比特错误。 - **海明校验码**:增加了多个校验位,通过分布式校验,不仅可以检测错误,还能定位错误的位置。 4. **浮点运算**: - **浮点运算器**:包括处理指数和尾数的部件,移位寄存器用于加速移位操作,寄存器堆用于存储中间结果。 - **浮点数表示**:浮点数由指数和尾数组成,指数用移码表示,尾数用原码表示。题目中给出了浮点数的表示和范围的例子。 5. **数据转换**: - **二进制、八进制和十六进制转换**:例如,(14.4C)16转换为二进制和十进制,(17)10和(-17)10的原码和补码表示。 6. **计算题**: - **数值转换**:涉及不同基数之间的转换,如十六进制到二进制、八进制和十进制。 - **二进制编码**:原码、反码和补码的计算,例如0.10100、1.00111、010100和110100的原码、反码和补码。 理解这些概念对于理解计算机硬件的工作原理至关重要,尤其是在设计和分析计算机系统时。在实际应用中,这些知识也对编程、故障诊断和性能优化有直接影响。
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