计算机组成 2

合集下载

计算机组成原理第二版课后习题答案

计算机组成原理第二版课后习题答案

计算机组成原理第二版课后习题答案第1章计算机系统概论1.什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件?硬件和软件哪个更重要?解:硬件和软件在计算机系统中相互依存,缺一不可,因此同样重要。

2.如何理解计算机的层次结构?答:计算机硬件、系统软件和应用软件构成了计算机系统的三个层次结构。

(1)硬件系统是最内层的,它是整个计算机系统的基础和核心。

(2)系统软件在硬件之外,为用户提供一个基本操作界面。

(3)应用软件在最外层,为用户提供解决具体问题的应用系统界面。

通常将硬件系统之外的其余层称为虚拟机。

各层次之间关系密切,上层是下层的扩展,下层是上层的基础,各层次的划分不是绝对的。

言的符号表示,高级语言是面向算法的语言。

高级语言编写的程序(源程序)处于最高层,必须翻译成汇编语言,再由汇编程序汇编成机器语言(目标程序)之后才能被执行。

4.如何理解计算机组成和计算机体系结构?答:计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性,如指令系统、数据类型、寻址技术组成及I/O机理等。

计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性,包含对程序员透明的硬件细节,如组成计算机系统的各个功能部件的结构和功能,及相互连接方法等。

5.冯诺依曼计算机的特点是什么?解:冯诺依曼计算机的特点是:P8计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成;指令和数据以同同等地位存放于存储器内,并可以按地址访问;指令和数据均用二进制表示;指令由操作码、地址码两大部分组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置;指令在存储器中顺序存放,通常自动顺序取出执行;机器以运算器为中心(原始冯诺依曼机)。

6.画出计算机硬件组成框图,说明各部件的作用及计算机系统的主要技术指标。

答:计算机硬件组成框图如下:控制器运算器CPU存储器接口接口输入设备主机外设输出设备各部件的作用如下:控制器:整机的指挥中心,它使计算机的各个部件自动协调工作。

计算机组成原理 第2章

计算机组成原理 第2章

《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
原码、反码与补码
• 例2:已知[x]补=11101110,求[-x]补、[x]反、[x]原及真值x。 解:[-x]补=00010010 ([x]补取反加1) [x]反=11101101 ([x]补减1) [x]原=10010010 ([x]原低7位取反) 真值x=-0010010B=-12H=-18D
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
补码表示法
• 对定点整数,补码的定义是: X [X]补= 2n > x 0 (mod 2n+1)
2n+1+x=2n+1-|x|
0 > x -2n
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
补码表示法
• 利用补码可以将减法运算变成加法运算来实现。但是 根据补码定义,求负数的补码要从2减去|X|。为了用加 法代替减法,结果还得在求补码时作一次减法,这显 然是不方便的。可以利用反码的方式解决负数的求补 问题。 • 另一方面,利用补码实现减法运算,可以和常规的加 法运算使用用一加法器电路,从而简化了计算机的设 计。
移码表示法
• 移码的定义:[X]移=2n +X (-2n = <x< 2n)n为阶码数值位 (除符号位)
• 移码的计算:先求出X的补码,再对其符号位取反或直接利用定 义计算。
《计算机组成原理与实验》 冶金工业出版社
计算机组成原理——第 2章
移码的特点
(1)在移码中,最高位为“0”表示负数,最高位为“1”表示正数。 (2)移码为全0时,它所对应的真值最小,为全1时,它所对应的真 值最大。因此,移码的大小比较直观地反映了真值的大小,这有 助于比较两个浮点数阶码的大小。 ( 3 ) 真 值 0 在 移 码 中 的 表 示 形 式 是 唯 一 的 , 即 [+0] 移 =[-0] 移 = 100…0。 (4)移码把真值映射到一个正数域,所以可将移码视为无符号数, 直接按无符号数规 则比较大小。 (5)同一数值的移码和补码除最高位相反外,其他各位相同。

计算机组成原理第二版课后答案

计算机组成原理第二版课后答案

1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件?硬件和软件哪个更重要?解:P3计算机系统——计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体。

计算机硬件——计算机的物理实体。

计算机软件——计算机运行所需的程序及相关资料。

硬件和软件在计算机系统中相互依存,缺一不可,因此同样重要。

5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么?解:冯氏计算机的特点是:P9• 由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成;• 指令和数据以同一形式(二进制形式)存于存储器中;• 指令由操作码、地址码两大部分组成;• 指令在存储器中顺序存放,通常自动顺序取出执行;• 以运算器为中心(原始冯氏机)。

7. 解释下列概念:主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。

解:P10主机——是计算机硬件的主体部分,由CPU+MM(主存或内存)组成;CPU——中央处理器(机),是计算机硬件的核心部件,由运算器+控制器组成;(早期的运、控不在同一芯片上)主存——计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器,为计算机的主要工作存储器,可随机存取;由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。

存储单元——可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位;存储元件——存储一位二进制信息的物理元件,是存储器中最小的存储单位,又叫存储基元或存储元,不能单独存取;存储字——一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位;存储字长——一个存储单元所存二进制代码的位数;存储容量——存储器中可存二进制代码的总量;(通常主、辅存容量分开描述)机器字长——CPU能同时处理的数据位数;指令字长——一条指令的二进制代码位数;讲评:一种不确切的答法:CPU与MM合称主机;运算器与控制器合称CPU。

这两个概念应从结构角度解释较确切。

8. 解释下列英文缩写的中文含义:CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解:全面的回答应分英文全称、中文名、中文解释三部分。

计算机的基本组成部分有哪些

计算机的基本组成部分有哪些

计算机的基本组成部分有哪些计算机是一种高效的信息处理工具,它由多个基本组成部分构成,每个组成部分都发挥着重要的作用。

本文将介绍计算机的基本组成部分及其功能。

一、中央处理器(CPU)中央处理器是计算机的核心部件,主要负责解释和执行计算机程序。

它由控制单元和算术逻辑单元组成,控制单元负责控制数据流和指令的执行流程,算术逻辑单元负责完成各种运算操作。

中央处理器是计算机的大脑,决定了计算机的运算速度和性能。

二、内存(Memory)内存是计算机重要的存储器件,负责临时存储数据和程序。

它被分为主存储器和辅助存储器。

主存储器是计算机与外部世界直接交互的地方,包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。

辅助存储器则用于长期存储和备份数据,如硬盘、光盘和闪存。

三、输入设备(Input Devices)输入设备用于将外部信息输入计算机系统,常见的有键盘、鼠标、扫描仪和摄像头等。

键盘和鼠标是最基本的输入设备,用户可以通过键盘输入文字和指令,通过鼠标控制光标和点击操作。

扫描仪和摄像头可以将纸质文件或实物物体转化为数字化的数据。

四、输出设备(Output Devices)输出设备用于将计算机处理的结果呈现给用户,最常见的输出设备是显示器和打印机。

显示器可以将文字和图像以可视化的形式展现出来,而打印机则将数据以纸质形式输出。

其他输出设备还包括音频设备和投影仪等。

五、存储设备(Storage Devices)存储设备用于永久存储和保存数据,以备将来使用。

常见的存储设备包括硬盘、固态硬盘和光盘等。

硬盘可以大容量地存储数据,固态硬盘具有更快的读写速度,而光盘则可以方便地存储、传播和备份数据。

六、总线(Bus)总线是计算机各组件之间进行通信和数据传输的通道。

它负责传递控制信号、地址和数据。

总线通常分为数据总线、地址总线和控制总线三种类型,数据总线用于传输数据,地址总线用于指定内存地址,控制总线用于传递控制信号。

七、操作系统(Operating System)操作系统是计算机的核心软件,负责管理和控制计算机的各种资源,提供良好的用户界面和支持各种应用程序的环境。

计算机组成原理第二章-计算机数据表示方法

计算机组成原理第二章-计算机数据表示方法
Confederal Confidential
9
一、计算机内的数据表示
6) 移码(增码)表 示
•移码表示浮点数的阶码,只有整数形式,如IEEE754中阶码用移码表示。
设定点整数X的移码形式为X0X1X2X3…Xn
则移码的定义是:
[X]移= 2n + X
2n X - 2n
•具体实现:数值位与X的补码相同,符号位与补码相反。
[X]补
10000001 11111111
[X]移
00000001 01111111
00000000 10000000
00000001 01111111
10000001 11111111
Confederal Confidential
11
一、计算机内的数据表示
3.计算机中常用的两种数值数据格式 1)定点数 •可表示定点小数和整数 •表现形式:X0.X1X2X3X4……..Xn
Confederal Confidential
15
一、计算机内的数据表示 IEEE754 32位浮点数与对应真值之间的变换流程
Confederal Confidential
16
一、计算机内的数据表示
例5 将十进制数20.59375转换成32位IEEE754格式浮点数的二进 制格式来存储。
解:先将十进制数换成二进制数: 20.59375=10100.10011(0.5+0.25+0.125+0.0625+0.03125) 移动小数点,使其变成1.M的形式 10100.10011=1.010010011×24
16
17
一、计算机内的数据表示
例6 若某浮点数x的二进制存储格式为(41360000)16 ,求与其对应 的32位浮点表示的十进的值。

计算机组成原理章二

计算机组成原理章二
1.设[x]补=1.A000100,A取0或1,若要x>-0.5,求A的取值。
2.将十进制数“-27/64”表示成IEEE754标准32位浮点 规格化数。
3.已知X=10111,Y=11011,用变形补码计算X-Y,同时指出 运算结果是否溢出。
4.设标准门的延迟时间为T,与或非门的延迟时间为1.5T, 异或门的延迟时间为3T,写出F2和Cn+4的延迟时间。
3.已知X=10111,Y=11011,用变形补码计算X-Y,同时指出
运算结果是否溢出。
解:[x]补=0010111
[y]补=0011011, [-y]补=1100101[x]补001源自111+ [-y]补
1100101
_________________________________
1111100
两个符号位出现“11”,表示无溢出
[X-Y]补 = 111100, X-Y = -00100
4.设标准门的延迟时间为T,与或非门的延迟时间为1.5T,
异或门的延迟时间为3T,写出F2和Cn+4的延迟时间。
F2 = T + 1.5T + 3T + 3T = 8.5T Cn+4=T + 1.5T + 1.5T + 1.5T = 5.5T
1.设[x]补=1.A000100,A取0或1,若要x>-0.5,求A的取值。
解:(-0.5)10 = (-0.100000)2 [-0.100000]补=1.100000 若要x>-0.5,A取值1
2.将十进制数“-27/64”表示成IEEE754标准32位浮点规格化数。 解:(-27/64)10 = (-0.011011)2 -0.011011=-1.1011x 2-2 S = 1,E = -2 + 127 = 125 = (01111101)2 M = 1011 IEEE754标准32位浮点规格化数为 1 01111101 10110000000000000000000 = 1011 1110 1101 1000 0000 0000 0000 0000 = (BED80000)16

计算机组成原理第2章 数据的表示方法

计算机组成原理第2章 数据的表示方法
–对于n位定点整数X:2n>X>-2n 。 –当n=0时,即为小数。
• 优点:简单,直观,易懂。 • 缺点:做加减法时,需要将符号位和数值部 分分开处理。
• 原码表示进行加减运算的情况。
指令操作 操作数符1 操作数符2 实际操作 + 加法 + + + + + 减法 + + + + + + -
2、二进制定点数的补码表示
– 只照顾机器 (运算方便、节省存储空间 ),不照顾 人(是否便于理解) 。
• 机器数按小数点位置是否固定分为:
– 定点数 – 浮点数(实数)
2.2.1 无符号数
• 无符号数是指没有符号的数,在计算机中 每一位都是数据。
– 如数据的位数为16位时,无符号数的范围为 0~65535共65536个数(即216)。
• 如8421码,用12(CH)表示正号,用13(DH)表示负 号。
有权码
十进 制数
0 1 2
无权码
4311 码 十进 制数
0 1 2
8421 码
2421 码
5211 码
余3码
0011 0100 0101
格雷码 (1)
0000 0001 0011
格雷码 (2)
0000 0100 0110
0000 0000 0001 0001 0010 0010
• 下面以有权码8421码为例,进行一位BCD码 的加法运算。 1、2+7=9 2、6+8=14 3、9+8=17 0010 0110 1001 0111 1000 1000 1001 1110 修正 10001 修正 0110 0110 10100 10111

《计算机组成原理》2在线作业答案

《计算机组成原理》2在线作业答案

《计算机组成原理》2在线作业答案一、单选题(共 35 道试题,共 70 分。

)1. 计算机操作的最小单位时间是()A. 时钟周期B. 指令周期C. CPU周期D. 中断周期正确答案:A 满分:2 分2. 计算机存储数据的基本单位为()。

A. 比特BitB. 字节ByteC. 字组WordD. 以上都不对正确答案:A 满分:2 分3. 采用虚拟存贮器的主要目的是()。

A. 提高主存贮器的存取速度B. 扩大主存贮器的存贮空间,并能进行自动管理和调度C. 提高外存贮器的存取速度D. 扩大外存贮器的存贮空间正确答案:B 满分:2 分4. 若9BH表示移码(含1位符号位),其对应的十进制数是()。

A. 27B. -27C. -101D. 155正确答案:A 满分:2 分5. 直接寻址的无条件转移指令功能是将指令中的地址码送入()。

A. PCB. 地址寄存器C. 累加器D. 指令寄存器正确答案:A 满分:2 分6. 下列语句中是()正确的。

A. 1KB=10241024BB. 1KB=1024MBC. 1MB=10241024BD. 1MB=1024B正确答案:C 满分:2 分7. 程序员编程所用的地址叫做()。

A. 逻辑地址B. 物理地址C. 真实地址D. 伪地址答案:A正确答案:A 满分:2 分8. I/O采用不统一编址时,进行输入输出操作的指令是()。

A. 控制指令B. 访存指令C. 输入输出指令D. 伪指令正确答案:C 满分:2 分9. Cache的地址映像中,若主存中的任一块均可映射到Cache内的任一块的位置上,称作()。

A. 直接映像B. 全相联映像C. 组相联映像D. 间接映像正确答案:C 满分:2 分10. 下列描述中()是正确的。

A. 控制器能理解、解释并执行所有的指令及存储结果;B. 一台计算机包括输入、输出、控制、存储及算逻运算五个单元;C. 所有的数据运算都在CPU的控制器中完成;D. 以上答案都正确。

计算机组成原理实验二-移位运算实验

计算机组成原理实验二-移位运算实验

《计算机组成原理》实验报告实验二移位运算实验一、实验目的掌握移位控制的功能及工作原理二、实验环境EL-JY-II 型计算机组成原理实验系统一套,排线若干。

三、实验内容与实验过程及分析(写出详细的实验步骤,并分析实验结果)实验步骤:开关控制操作方式实验本实验中所有控制开关拨动,相应指示灯亮代表高电平“1”,指示灯灭代表低电平“0”。

1、按图 2-4 接线:连线时应注意:对于横排座,应使排线插头上的箭头面向自己插在横排座上;对于竖排座,应使排线插头上的箭头面向左边插在竖排座上。

为了避免总线冲突,首先将控制开关电路的所有开关拨到输出高电平“1”状态,所对应的指示灯亮。

2、实验过程:(以左移为例)开始实验前要把所有控制开关电路上的开关置为高电平“1”状态。

拨动清零开关 CLR,使其指示灯灭。

再拨动 CLR,使其指示灯亮。

(1)置数:置C-G=1,299-G=0,通过数据输入电路输入要移位的数据,置 D15---D0= “0000000000000001”,然后置C-G=0,数据总线显示灯显示“0000000000000001”,置 S0=1,S1=1,M=1 参考功能表表 2-2 可见,此时为置数状态,按脉冲源及时序电路上的【单步】按钮,置 C-G=1,完成置数的过程,进位指示灯亮表示进位“Z”已置位。

(2)不带进位移位:置299-G=0,S0=1,S1=0,M=0,参考功能表 2-2,此时为循环左移状态,数据总线显示灯显示“0000000000000001”,按【单步】,数据总线显示灯显示“0000000000000010”,再按一次【单步】,数据总线显示的数据向左移动一位。

连续按【单步】,观察不带进位移位的过程。

如想进行右移,参考表 2-2,置 S0=0,S1=1,再按【单步】即可实现右移操作。

(3)带进位移位当数据总线显示“0000000000000001”时,置 299-G=0,S0=1,S1=0,M=1,参考功能表 2-2,此时为带进位循环左移状态。

计算机组成与结构2计算机指令

计算机组成与结构2计算机指令
2012
华东师范大学计算机科学技术系
7
二、对指令系统性能的要求
③ 规整性: ⅰ对称性:在指令系统中所有的寄存器和存 储器单元都可同等对待,所有的 指令都可使用各种寻址方式 ⅱ匀齐性:指一种操作性质的指令可以支持 各种数据类型 ⅲ格式一致性:指令长度和数据长度有一定 的关系,以方便处理和存取, 通常为字节长度的整数倍
11
华东师范大学计算机科学技术系
§2 计算机指令
2.1 概述 2.2 计算机硬件的操作
2012
华东师范大学计算机科学技术系
12
2.2 计算机硬件的操作
通过指令要求计算机硬件完成算术运算操作: 使用汇编语言的助记符: 算术运算指令 add a,b,c ;(b)+(c)→a 特点:只执行一种操作 有且只有三个操作数(最多) 操作数取自寄存器 计算四个变量的累加和需要三条指令: add a,b,c ;(b)+(c)→a 硬件设计原则1: add a,a,d ;(a)+(d)→a 操作数格式规整, add a,a,e ;(a)+(e)→a 设计简单 13 华东师范大学计算机科学技术系 2012
不同系列的计算机,采用的指令助记符不一样 MIPS是世界上十分流行的一款RISC处理器 2.2 计算机硬件的操作 (Microprocessor without interlocked piped stages) 一、高级语言程序与汇编语言程序的关系 无内部互锁流水级的微处理器 ·把C语言编译成汇编语言(MIPS) 80年代初期由斯坦福(Stanford)大学Hennessy教授领导的 例1) a=b+c 研究小组研制出来的。MIPS公司在此基础上开发了R系列 d=a-e 的RISC工业产品的微处理器。这些系列产品为很多计算机 C编译器生成的汇编指令: 公司采用,构成各种工作站和计算机系统。如R3000、 add a,b,c R4000、R10000等

计算机组成原理第2章答案

计算机组成原理第2章答案

第2章综合应用题参考答案1.在CRC 校验中。

已知生成多项式是 G(x)=x 4+x 3+1。

要求写出信息1011001的CRC 校验码。

解:生成多项式G(x)=11001,为5位,校验余数取4位,按模2除法计算过程如下:110101011110 11001 011110 11001 011100 11001 1010余数 R(x)= 1010 CRC 校验码=1011001 10102. 双方采用CRC 循环校验码进行通信,已知生成多项式为 x 4+x 3+x+1,接收到码字为 10111010011判断该信息有无错误。

解:依题意,生成多项式G(x)=11011,如果信息正确,则模2除法余数应为0110010111011 1011101001111000 1101111100 11011 11111 11011 100结果余数R(x)= 100不为零所以结果有错。

3. 简述算术移位与逻辑移位的区别算术移位,符号位保持不变,右移用符号位填充,左移用 0填充 逻辑移位,不考虑符号位,左右移位,空出位都用 0填充 4. 已知机器字长n=8位,X=-44,Y=-53,按补码计算X-Y= ?解: [X ]补=11010100,[Y ]补=11001011,[-Y ]补=00110101[X ]补110101000000100110110010000 11001 [-Y]补+) 00110101[X-Y] # =[X]补+[-Y]补=00001001, 真值X-Y=00001001=+0001001=+95.设机器字长为8位(含1位符号位)设A=9/64, B=-13/32,计算[A ± B]补,并还原成真 值。

解:6 5 A=9/16=1001/2 6=0.0010010 B=-13/32=1101/2 5=-0.0110100 [A]补=0.0010010 [B] 补=1.1001100 [-B] 补=0.0110100[A] 补 0.0010010[B] 补 +)1.1001100 1.1011110[A]补 0.0010010[-B]补 + ) 0.0110100 0.1000110X=-0.1110 , Y=-0.1101,采用原码一位乘法运算求[Z]原=[X X Y]原=?00.111 0 01.000 1|Z|=0.10110110原=Zs.10110110=0.10110110[A+B]补=1.1011110 真值 A+B =-0.0100010=-17/64[A-B]补=0.1000110 真值 A-B =0.1000110=35/646. 解:[X]原=1.1110 [Y] 原=1.1101符号单独处理: 积Z 的符号位Zs=1二1=0被乘数、乘数都取绝对值:即 部分积单元清0 00.0000 1101+X 00.1110[|X|] =00.1110 [|Y|]] 原=0.1101右移 00.0111 0110+0 00.0000 右移 00.011 1位 00.001110 11+X 00.1110右移 00.1000 1101+X 00.1110右移 01.01101位00.1011 0110积的绝对值 [Z]7.若X=-0.1101, Y=-0.1011,用布斯算法求[X.Y]补=?解:对于Both补码乘法,符号参与运算,被乘数采用双符号位,乘数采用单符号,在乘数最末增加一个0,每次看最低两位(式中画底线的数字):相同(00,或11)则加0, 若为10,则加[-X]补,若为01,则加[X]补[X]补=1.0011 [-X]补=0.1101 [Y]补=1.010100.0000 101010+[-X]补00.110100.110 1右移1位00.0110 110101+[X]补11.001111.100 1右移1位11.1100 11 1010+[-X]补00.110100.100 1右移1位00.0100 111101+[X]补11.001111.011 1右移1位11.1011 1111 10+[-X]补00.110100.1000 1111 最后一步不移位积的补码[Z] 补=0.10001111真值Z= 0.100011118.设X=-15,Y=-13,用原码阵列乘法器求乘积Z=X X Y=?并用十进制乘法验证。

计算机组成原理第2章例题及参考答案

计算机组成原理第2章例题及参考答案

例题1写出下列各数的原码、反码、补码、移码(用二进制数表示)。

(4)用小数表示—1(5)用整数表示—1 (6)用整数表示—128 解:-1在定点小数中原码和反码表示不出来,但补码可以表示,— 1在定点整数中华表示最 大的负数,-128在定点整数表示中原码和反码表示不出来,但补码可以。

例题2设机器字长为16位,分别用定点小数和定点整数表示,分析其原码和补码的表示范 围。

解:(1)定点小数表示最小负数最大负数 0 最小正数 最大正数原码表示的范围:-1〜1-2-15第二章数码系统例题及答案(1)— 35/64(2) 23/128(3)— 127二进制原码 1.111...111 1.000...001 0.000 (001)0.111 …111 -(1-215)原码表示的范围:-(1-215)〜1-2-15十进制真值-2152—151-2-15二进制补码 1.000…000 1.111•-1110.000 (001)0.111 (111)十进制真值-1-2152—151-2-15(2)定点整数表示最小负数最大负数 0 最小正数 最大正数、选择题3•在机器数中,()的零的表示形式是惟一的。

A .原码B .补码C .反码D .原码和反码 4•针对8位二进制数,下列说法中正确的是(A . — 127的补码为10000000B .— 127的反码等于0的移码C . +1的移码等于一127的反码D . 0的补码等于一1的反码 5. 一个8位二进制整数,采用补码表示,且由3个“T 和5个“0”组成,则最小值为()。

A . — 127B . — 32C . — 125D . — 3 6•计算机系统中采用补码运算的目的是为了 ()。

C ,简化计算机的设计D .提高运算的精度7•某机字长32位,采用定点小数表示,符号位为1位,数为(),最小负小数为()。

A ,+ (231 — 1)B .— (1— 2—32) C . +(1-2—31严 +1 8.某机字长32位,采用定点整数(原码)表示,符号位为大正整数为(),最小负整数为()。

计算机组成原理(第2版)

计算机组成原理(第2版)
1.1 计算机系统简介 1.2 计算机的基本组成
1.3 计算机硬件的主要技术指标
1.4 本书结构
1.1 计算机系统简介
一、 计算机的软硬件概念
1. 计算机系统
计 算 机 系 统 硬件 计算机的实体, 如主机、外设等 软件 由具有各类特殊功能 的信息(程序)组成
1.1
系统软件 用来管理整个计算机系统
[M] [ACC]
被乘数
MQ X
0
[X]×[MQ]
ACC
ACC∥MQ
④ 除法操作过程
ACC ALU X
运算器
1.2
指令
初态 除 M
MQ
ACC
[M]
被除数
X MQ
[ACC]÷[X]
余数在ACC中
(3)控制器的基本组成
完成 一条 指令 取指令 PC
1.2
取指 访存
执行 访存
CU
分析指令
执行指令
IR
CU
13
1B = 23b
辅存容量
1GB = 230b
1.4 本书结构
计算机
第1篇 概论
1.4 本书结构
计算机
存储器
I/O
第2篇 计算机系统的硬件结构
系统总线
CPU
1.4 本书结构
计算机
存储器
I/O
第3篇 CPU
系统总线
CPU
中央处理器
ALU
CU
CPU 内部互连
寄存器
1.4 本书结构
计算机
存储器
I/O
MIPS CPI
每秒执行百万条指令
执行一条指令所需时钟周期数
FLOPS 每秒浮点运算次数
3.存储容量

计算机组成原理-2

计算机组成原理-2

每位取反,末位加 1 [y]补连同符号位在内,
y = (0. y1 y2 … yn + 2-n) 即得[ --y]补 y = 0. y1 y2 … yn + 2-n
14:00:32
[ y]补 = 0. y1 y2 … yn + 2-n
返回首页
2. 1. 1 定点数的表示—反码
3 反码
– 原码求补码或由补码求原码的中间过渡。 – 对亍正数,反码不原码和补码相同
5 -2 3
顺时针
可见 2 可用 + 10 代替
减法
14:00:32
5 + 10 15 - 12 3
时钟以 12为模
加法
返回首页
2. 1. 1 定点数的表示—补码
称 + 10 是 – 2 以 12 为模的补数
记作 类似 结论: 1. 两个互为补数的数,它们绝对值之和即为 模 数。 2. 一个负数加上 “模” 即得该负数的补数。 3. 正数的补数即为其本身。

x = +1010
[x]补 = 0,1010
用 逗号 将符号位 和数值位隔开
14:00:32
= 100000000 1011000 1,0101000
返回首页
2. 1. 1 定点数的表示—补码
x 小数

1>x ≥0 0>x ≥ 1(mod 2)
[x]补 =
2+x
x = + 0.1110 [x]补 = 0.1110
14:00:32
零(0)的原码表示有两个:正零和负零
返回首页
2. 1. 1 定点数的表示--原码
原码形式的n位定点整数的表示范围是: (2n–1–1) ~+(2n–1–1) 例如,8位定点整数的表示范围是: (27–1) ~ +(27–1),即:–127~+127; 16位定点整数的表示范围是: –(215–1) ~ +(215–1),即:–32767~+32767 原码表示的n位定点小数的表示范围是: – (1–2–(n–1) ) ~ + (1–2–(n–1) ) 。

计算机二级知识点总结

计算机二级知识点总结

计算机二级知识点总结计算机二级知识主要包括计算机组成原理、操作系统、数据库原理与应用、网络原理与应用、多媒体技术与应用、计算机外部设备维护、计算机应用基础等内容。

下面将对这些知识点进行总结。

一、计算机组成原理1. 计算机的基本组成- 计算机由硬件和软件两部分组成,硬件包括中央处理器(CPU)、内存、存储设备、输入设备和输出设备,软件包括系统软件和应用软件。

2. 中央处理器(CPU)- CPU是计算机的核心部件,主要功能是进行数据处理和控制指令的执行。

CPU包括运算器和控制器两部分。

3. 存储设备- 存储设备分为内存和外存,内存用于临时存储程序和数据,外存用于长期存储数据。

4. 输入设备和输出设备- 输入设备用于将数据输入到计算机中,例如键盘、鼠标、扫描仪等;输出设备用于将计算机处理的数据输出给用户,例如显示器、打印机等。

5. 计算机的工作原理- 计算机的工作过程包括取指、译码、执行、存储四个步骤,这是计算机进行数据处理的基本流程。

二、操作系统1. 操作系统的概念和作用- 操作系统是计算机系统的核心组成部分,它负责管理计算机的资源和控制应用软件的执行,提供用户接口,实现对计算机系统的有效管理和控制。

2. 操作系统的功能- 操作系统的功能包括进程管理、内存管理、文件系统管理、输入输出设备管理、安全性和保护等。

3. 常见的操作系统- 常见的操作系统包括Windows、Linux、Unix、MacOS等,每种操作系统都有自己的特点和适用场景。

4. 操作系统的启动过程- 操作系统的启动过程包括硬件自检、引导程序加载、内核加载等步骤,这些步骤是计算机系统启动的基本流程。

三、数据库原理与应用1. 数据库的概念和特点- 数据库是存储数据的仓库,它具有数据结构化、独立性、持久性、安全性、有效性等特点。

2. 数据库的组成- 数据库由数据、数据库管理系统(DBMS)和应用程序组成,其中DBMS是数据库的核心部分。

3. 关系数据库- 关系数据库是一种基于关系模型的数据库,它使用一张或多张关系表存储数据。

计算机组成原理(第二版)唐朔飞----各章节知识点

计算机组成原理(第二版)唐朔飞----各章节知识点

__________________________________________________计算机组成原理(第二版)唐朔飞----各章节知识点第一章知识总结(一)2017-04-19马辉一个完整的计算机系统包括了硬件和软件两个子系统。

硬件部分按冯诺依曼观点分为运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大功能部件。

它们之间用系统总线进行连接。

系统总线按传输内容分地址总线、数据总线和控制总线三类。

软件部分包括系统软件和应用软件两类,它们通常使用机器语言、汇编语言和高级语言三种计算机语言进行编写。

由于机器硬件电路只能识别用0、1编写成的机器语言程序,所以用汇编或高级语言编写的源程序在运行前需使用汇编程序、编译程序或解释程序进行翻译。

软件的狭义观点是:软件是人们编制的具有各类特殊功能的程序,广义观点是:软件是程序以及开发、使用和维护程序需要的所有文档。

为了简化对复杂的计算机系统的理解,对计算机系统进行了层次结构划分,通常分为微程序机器、传统机器语言机器、操作系统虚拟机、汇报语言虚拟机、高级语言虚拟机等。

从不同角度、层次理解机器的功能与使用方法,简化了需要掌握的知识内容。

虚拟机:依赖于一定的系统软件,所体现出的具有某种结构、功能和使用方法的计算机。

计算机组成原理关注传统机器语言机器M1和微程序机器M0,它们是实际机器,所看到的机器功能与结构由硬件电路直接实现。

冯诺依曼关于计算机结构的观点:1、计算机由五大功能部件组成。

2、指令和数据均用二进制数表示,以同等地位存放于存储器中。

3、存储器按地址进行访问。

4、指令由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器中的位置。

5、指令在存储器内按顺序存放,通常被顺序执行,在特定条件下,可根据运算结果或设定的条件改变执行顺序。

6、机器以运算器为中心,输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。

现代大部分机器仍采用“存储程序”思想构建,仍属于冯诺依曼结构的计算机。

中国大学慕课计算机组成原理第二章单元测验含答案

中国大学慕课计算机组成原理第二章单元测验含答案

中国大学慕课计算机组成原理第二章单元测验含答案一、单选题1.以下哪个选项是计算机执行指令的基本原理?A)输入-处理-输出B)取指令-分析指令-执行指令C)存储-传送-处理D)进程-线程-任务答案:B) 取指令-分析指令-执行指令解析:计算机执行指令的基本原理是从内存中取出指令,对指令进行分析,然后执行指令。

2)以下哪个选项不是计算机中常用的存储设备?A)内存B)硬盘C)键盘D)缓存答案:C) 键盘解析:键盘是输入设备,不属于存储设备。

3)ALU是计算机中的什么部件?A)控制部件B)存储部件C)运算部件D)输入输出部件答案:C) 运算部件解析:ALU(Arithmetic Logic Unit)是计算机中负责进行算术和逻辑运算的部件。

二、多选题1)下列哪些是计算机系统的基本组成部分?(多选)A)中央处理器B)输入输出设备C)控制器D)内存答案:A) 中央处理器,B) 输入输出设备,C) 控制器,D) 内存解析:计算机系统的基本组成部分包括中央处理器、输入输出设备、控制器和内存。

2)下列哪些设备属于输入设备?(多选)A)内存B)键盘C)鼠标D)显示器答案:B) 键盘,C) 鼠标解析:键盘和鼠标属于输入设备,用于向计算机输入数据。

3)下列哪些是计算机的主要性能指标?(多选)A)存储容量B)处理器速度C)屏幕尺寸D)运行内存答案:A) 存储容量,B) 处理器速度,D) 运行内存解析:计算机的主要性能指标包括存储容量、处理器速度和运行内存。

三、判断题1)计算机中的寄存器是存储器的一种。

答案:错误解析:寄存器是计算机中用于暂时存放指令和数据的高速存储器,与主存储器不同。

2)计算机的硬盘是用于存储数据的设备。

答案:正确解析:计算机的硬盘是一种固态存储设备,用于存储数据和程序。

四、简答题1)请简要说明计算机的运算部件和控制部件的功能。

答案:运算部件是计算机的核心部分,负责进行算术和逻辑运算,执行各种数据处理操作。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

• 90年代,软件危机尚未过去
– 如Widows 2000的发行,根据微软一份备忘录显示:微软共发现 63000个“潜在问题”,可能影响Windows 2000的运行
• 逾21000“延迟性”设计缺陷,其中相当多部分被微软公司认定为 “真正的问题”, • 逾27000条“Bug”,在微软看来,这代表“尚未完成的工作”或 “久被遗忘的问题”。
– 操作系统分类:
• 批处理OS、分时OS、实时OS。
18
计算机软件
操作系统 Operating System
用户接口 User Interface
资源管理
任务管理
文件管理
支持服务
Resources Task Document Support Management Management Management service
• 3、控制器
– 功能:对当前指令进行译码分析其所需要完成的操 作,产生并发送各部件所需要的控制信号,从而使 整个计算机自动、协调地工作。 – 控制器是计算机的控制指挥部件,也是整个计算机 的控制中心。
10
计算机硬件系统
• 4、输入设备
– 功能:将外界的信息转换为计算机能识别的二进 制代码。输入设备是给计算机输入信息的设备。
23
计算机软件
• 其他系统管理软件 – 数据库管理系统(DBMS) • Oracle • Sybase • MS SQL server – 通信管理器 – 系统支持程序
24
计算机软件
• 程序设计语言: • 机器语言。特点:
– – – – 采用二进制代码 指令随机器而异 效率高,执行速度快 编程繁琐,工作量大,不直观
12
计算机程序
• 计算机程序的运行
– 指令
• 是CPU能执行的一个基本操作。 • 如:取数、加、减、乘、除、存数 等
– 计算机能够执行的各种不同类型指令的总和称为该机 的指令系统。
• 指令系统决定了计算机的功能。指令越多,计算机功能越强, 线路也就越复杂。以下是几类基本指令:
– – – – – – 数据传送指令 算术运算指令 逻辑运算指令 程序控制指令 输入/输出指令 其他指令
5
计算机基础
• 冯.诺依曼机具有如下基本特点
– 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出 设备五部分组成。 – 采用存储程序的方式,程序和数据放在同一存储器中, 由指令组成的程序可以修改。 – 数据以二进制码表示。 – 指令由操作码和地址码组成。
– 指令在存储器中按执行顺序存放,由指令计数器指明 要执行的指令所在的单元地址,一般按顺序替增。
– 存储容量大,运算速度快,几十至几百万次/秒
• 第四代 大规模集成电路时代(1979至今)
– 向大型机和微型机两个方向发展
• 现代计算机发展方向
– 巨型化,微型化,网络化,智能化,多媒体化

根据摩尔定律集成电路大体上每18个月翻一番,今后可再 用10年。
2
计算机基础
• 计算机的六大分类(1)
– 巨型机 • 世界几家公司生产,最快1.4万亿次,9千个CPU组 成。Cray-1,Cray-2,Cray-3,国产银河I, 银河II, 银河 III。 – 小巨型机 • 功能同巨型机相近,价格相对便宜,发展十分迅速。 美国Convex公司的C系列机为其代表产品。 – 大型机 • 大中型企事业单位作为计算中心的主机使用,统一 调度主机资源。代表产品有IBM360,370,4300等。
– 机器以运算器为中心,数据传送都经过运算器
6
计算机基础
• 冯.诺依曼计算机的工作原理可概述为:
– “存储程序” + “程序控制” – 要点:
• 1.以二进制表示数据和指令(程序) • 2. 先将程序存入存储器中,再由控制器自动读取并执行

入 设
存储器


运算器ALU 控制器



CPU
7
总线结构的冯.诺依曼计算机结构框图
系统总线:包括地址总线(AB)、数据总线(DB)、 控制总线(CB)
存储器 运算器 控制器
系统总线
适配器
输入设备
...
输出设备
8
二、计算机硬件系统(五大部件)
• 1、存储器 (内存)
–功能:存放指令和数据。 –操作:
• 存储器读操作:从存储器取出数据,又称为读出。 • 存储器写操作:向存储器存放数据,又称为写入;
计算机基础
• 计算机的产生(现代史)
– 1945年, 美国数学家冯.诺依曼博士发表《电子计算工 具逻辑设计》论文,提出二进制表达方式和存储程序 控制计算机构想。 – 1946年, 美国宾西法尼亚大学研制成功电子数字计算机 ENIAC。重28吨,耗电150kW,占地170平米,用电 子管18800个,每秒5000次加法。
20
计算机软件
• Windows98
– 是一个全新的32位PC机操作系统,它充分利用了PC 硬件技术发展的新成果,在支持原有16位应用的基础 上,把PC操作系统技术向前推进了一大步。
• UNIX系统
– 经过20多年的锤炼,以高可靠性、高效率和强大的 TCP/IP支持、支持并行处理和多处理器和独有的64位 计算使其成为企业级应用的首选。 作为UNIX风格的操 作系统。
– 系统开发程序:
• 帮助用户开发信息系统的应用程序。包括各种语言编译器、开 发工具、辅助软件工程包等。
17
计算机软件
• 操作系统
– 是一台计算机最基本、最重要的软件包,它控制CPU 的操作,控制计算机系统的输入/输出,资源的分配, 为应用程序提供各种服务与接口。 – 五大功能:
• • • • • 用户界面 资源管理 任务管理 文件管理 实用程序与支持服务
13
计算机程序
• 计算机指令的执行 一条指令的执行分两个阶段:指令周期和执行周期
– 指令周期由从主存取指令和控制单元解释指令组成。 (1)从主存单元取指令,并暂时存入控制单元的寄存器 (2)指令由控制单元的线路解释,这包括用专门的译码 线路对指令的操作码和操作数进行译码 (3)控制单元在CPU内准备电子线路,以执行所需要的 操作。 – 执行周期执行经解释后的指令指定的操作。 (1)将要处理的数据从内存单元中取到,并暂时存入算 术-逻辑单元的存储寄存器内。 (2)由指令指定的操作执行 (3)将指令执行的结果存入主存储器。
14
计算机程序
计算机中的数据处理过程:机器指令和机器周期
机器指令:
2、指令翻译 1、取机器指令
指令周期
ห้องสมุดไป่ตู้
3、把指令放到寄存器中
4、把地址放到寄存器中 5、把数据从内存 中取到寄存器中
8、把结果送到累加器中
7、ALU执行操作
6、命令ALU执行相应的操作
15
执行周期
计算机软件
• 软件分为两类:
– 系统软件:管理与支持计算机系统资源及操作的程序, 是计算机硬件和应用程序之间重要的软件接口。 – 应用软件:综合用户信息处理需求的、直接处理特定 应用的程序。
–概念:
• 存储单元:存储二进制信息的部件,每个单元可以存放一 个字或字节的信息,存储器就是存储单元的集合。 • 单元地址:存储单元的编号,是区分存储器中不同存储单 元的唯一标志。 —种类:RAM和ROM —辅助存储器:
9
计算机硬件系统
• 2、运算器
– 功能:在控制器控制下,进行算术运算和逻辑运算。 – 运算器的技术性能高低直接影响着计算机的运算速 度和整机性能。
26
计算机软件 软件的发展趋势
• 硬件和软件的发展是不对称的。 • 硬件是以等比的速度增长
– (每1.5年增长一倍),
• 而软件是等差级数增长
– (每年增长4-7%).
27
计算机软件 软件危机
• “软件危机”在六十年代已经存在
– 一些过来人把软件人员形容为“陷入泥潭中的一群野兽” – 七十年代后期愈演愈烈:根据美国政府统计局1979年公布的统计数字表 明,几个联邦软件计划共投资6.8百万美元,47%($3.2M)交付但从来 未使用,29%($2.0M)投资了但未交付,19%($1.3M)被费弃或返工, 3%(0.2M)经过某种改变后被使用,仅2%(0.1M)交付后被使用。
– 继承了微软公司Windows系列操作系统的优良特性, 是一种可移植性好,支持多种硬件平台,功能强大, 可靠性好、灵活性高的企业级操作系统。它采用了先 进的操作系统技术,如虚存管理、优先权多任务、结 构化异常处理和操作系统对象等,支持对称式多处理 器,提供了Windows图形用户界面,兼容WIN32程序、 16 Windows程序、MS-DOS程序、POSIX程序和 OS/2程序等。Windows NT以其灵活、强大的功能和 稳定可靠的性能成为了目前最为重要的操作系统之一
• 软件发展趋势:
– 程序设计语言向对话式、自然语言方向发展 – 向更容易使用的多目标应用软件包发展
16
计算机软件
• 分类:
– 系统管理程序:
• 用于管理计算机系统的硬件、软件和数据资源。包括操作系统、 数据库管理程序、通信管理程序。
– 系统支持程序:
• 通过提供各种支持服务,以支持计算机系统的操作和管理。包 括系统实用程序、安全管理器等。
ENIAC (1946)
掌上电脑(2000)
1
计算机基础
• 电子计算机的发展简史
• 第一代 电子管时代(1946-1958)
– 耗电高,体积大,定点计算,机器语言,汇编语言
• 第二代 晶体管时代(1959-1963)
– 变集中处理为分级处理,浮点运算、高级语言
• 第三代 中小规模集成电路时代(1964-1979)
3
计算机基础
相关文档
最新文档