计算机组成原理-浮点数表述范围
计算机组成原理测试题及答案
一.选择题（每空1分，共20分）1．将有关数据加以分类、统计、分析，以取得有利用价值的信息，我们称其为_____。
A. 数值计算B. 辅助设计C. 数据处理D. 实时控制2．目前的计算机，从原理上讲______。
A.指令以二进制形式存放，数据以十进制形式存放B.指令以十进制形式存放，数据以二进制形式存放C.指令和数据都以二进制形式存放D.指令和数据都以十进制形式存放3.根据国标规定，每个汉字在计算机内占用______存储。
A.一个字节B.二个字节C.三个字节D.四个字节4.下列数中最小的数为______。
A.（101001）2B.（52）8C.（2B）16D.（44）105.存储器是计算机系统的记忆设备，主要用于______。
A.存放程序B.存放软件C.存放微程序D.存放程序和数据6.设X= —0.1011，则[X]补为______。
A.1.1011B.1.0100C.1.0101D.1.10017. 下列数中最大的数是______。
A.（10010101）2B.（227）8C.（96）16D.（143）108.计算机问世至今，新型机器不断推陈出新，不管怎样更新，依然保有“存储程序”的概念，最早提出这种概念的是______。
A.巴贝奇B.冯. 诺依曼C.帕斯卡D.贝尔9.在CPU中，跟踪后继指令地指的寄存器是______。
A.指令寄存器B.程序计数器C.地址寄存器D.状态条件寄存器10. Pentium-3是一种__A____。
A.64位处理器B.16位处理器C.准16位处理器D.32位处理器11. 三种集中式总线控制中，_A_____方式对电路故障最敏感。
A.链式查询B.计数器定时查询C.独立请求12. 外存储器与内存储器相比，外存储器____B__。
A.速度快，容量大，成本高B.速度慢，容量大，成本低C.速度快，容量小，成本高D.速度慢，容量大，成本高13. 一个256KB的存储器，其地址线和数据线总和为__C____。
计算机组成原理智慧树知到答案章节测试2023年肇庆学院
第一章测试1.冯·诺伊曼机工作方式的基本特点是（）。
A:存储器按内容选择地址B:按地址访问并顺序执行指令C:多指令流单数据流D:堆栈操作答案:B2.从器件角度看，计算机经历了四代变化。
但从系统结构看，至今绝大多数计算机仍属于（）型计算机。
A:冯.诺依曼B:实时处理C:智能D:并行答案:A3.至今为止，计算机中的所有信息仍以二进制方式表示的理由是（）。
A:节约元件；B:信息处理方便；C:运算速度快；D:物理器件的性能决定；答案:D4.计算机的目标程序是（）。
A:高级语言程序；B:C++语言程序；C:机器语言程序。
D:汇编语言程序；答案:C5.在下面描述的汇编语言基本概念中，不正确的表述是（）。
A:汇编语言编写的程序执行速度比高级语言快。
B:对程序员的训练要求来说，需要硬件知识；C:用汇编语言编写程序的难度比高级语言小；D:汇编语言对机器的依赖性高；答案:C6.冯·诺依曼型计算机的设计思想主要是（）。
A:微程序方式和存储程序；B:局部性原理和并行性原理。
C:二进制表示和存储程序；D:二进制表示和微程序方式；答案:C7.假设执行一个程序占用的时间tCPU=1s，时钟频率f 为300MHz，CPI 为4，则CPU系统的性能MIPS为（）。
A:4B:300C:25D:75答案:D8.机器字长指CPU一次能处理的数据位数。
（）A:错B:对答案:B9.数字计算机的特点：数值由数字量（如二进制位）来表示，运算按位进行。
（）A:对B:错答案:A10.在冯.诺依曼型计算机中指令和数据放在同一个存储器。
（）A:错B:对答案:B第二章测试1.浮点数的表示范围和精度取决于（）。
A:阶码的位数和尾数的位数B:阶码的机器数形式和尾数的机器数形式C:阶码的机器数形式和尾数的位数D:阶码的位数和尾数的机器数形式答案:A2.计算机中表示地址时，采用（）。
A:补码B:原码C:反码D:无符号数答案:A3.运算器由许多部件组成，其核心部分是（）。
国家开放大学电大《计算机组成原理》网络课形考网考作业及答案
国家开放大学电大《计算机组成原理》网络课形考网考作业及答案国家开放大学电大《计算机组成原理》网络课形考网考作业及答案考试说明：2020 年秋期电大把该网络课纳入到“国开平台”进行考核，该课程共有 6 个形考任务，针对该门课程，本人汇总了该科所有的题，形成一个完整的标准题库，并且以后会不断更新，对考生的复习、作业和考试起着非常重要的作用，会给您节省大量的时间。
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课程总成绩 = 形成性考核×30% + 终结性考试×70% 形考任务 1 一、单项选择题（每小题 6 分，共 36 分）题目 1 下列数中最小的数是。
选择一项：A. （ 1010011） 2B. （ 42） 8C. （ 10011000） BCDD. （ 5A）16 题目 2 某计算机字长 16 位，采用补码定点小数表示，符号位为1 位，数值位为 15 位，则可表示的最大正小数为 _____，最小负小数为 _____。
选择一项：题目 3 两个补码数相加，在符号位相同时有可能产生溢出，符号位不同时。
选择一项：A. 会产生溢出B. 也有可能产生溢出C. 不一定会产生溢出D. 一定不会产生溢出题目 4 已知 [X]原 =010100， [X]反 = 。
选择一项：A. 010100B. 001011C. 101011D. 101100 题目 5 已知[X]原=110100， [X]补 = 。
选择一项：A. 110100B. 001011C. 101011D. 101100 题目 6 已知[X]原=110100， [X]移 = 。
选择一项：A. 101100B. 001100C. 101011D. 011011 二、多项选择题（每小题 9分，共 36 分）题目 7 机器数中，零的表示形式不唯一的是_____。
2022考研408计算机组成原理知识：浮点数的表示和运算
计算机组成原理在408计算机综合考试中所占分值45分，说明是必考的重点内容，考生要在这部分多花时间复习。
以下是整理的的计算机组成原理知识，希望大家认真看。
2022考研408计算机组成原理知识:浮点数的表示和运算1. 浮点数的表示1)浮点数的表示范围;浮点数是指小数点位置可浮动的数据，通常以下式表示：N=M·RE其中，N为浮点数，M为尾数，E为阶码，R称为“阶的基数(底)”，而且R为一常数，一般为2、8或16。
在一台计算机中，所有数据的R都是相同的，于是不需要在每个数据中表示出来。
因此，浮点数的机内表示一般采用以下形式：浮点数的机内表示一般采用以下形式：Ms是尾数的符号位，设置在最高位上。
E为阶码，有n+1位，一般为整数，其中有一位符号位，设置在E的最高位上，用来表正阶或负阶。
M为尾数，有m位，由Ms和M组成一个定点小数。
Ms=0，表示正号，Ms=1，表示负。
为了保证数据精度属数通常用规格化形式表示：当R=2，且尾数值不为0时，其绝对值大于或等于(0.5)10。
对非规格化浮点数，通过将尾数左移或右移，并修改阶码值使之满足规格化要求。
2)IEEE754标准根据IEEE 754国际标准，常用的浮点数有两种格式：(1)单精度浮点数(32位)，阶码8位，尾数24位(内含：位符号位)。
(2)双精度浮点数(64位)，阶码11位，尾数53位(内含：位符号位)。
单精度格式32位，阶码为8位，尾数为23位。
另有一位符号位S，处在最高位。
由于IEEE754标准约定在小数点左部有一位隐含位，从而实际有效位数为24位。
这样使得尾数的有效值变为1.M 。
例如，最小为x1.0…0,，最大为x1.1…1。
规格化表示。
故小数点左边的位横为1，可省去。
阶码部分采用移码表示，移码值127，1到254经移码为-126到+127。
S(1E(8M(23N(符号位符号位不等于(-1)S·2-126·(0.M)符号位1-(-1)S·2E-127·(1.M)符号位255不等于NaN(符号位255无穷大0 有了精确的表示，无穷大也明确表示。
计算机组成原理试题库(含答案)--
计算机组成原理试题一、单项选择题（从下列各题四个备选答案中选出一个正确答案，并将其代号写在题干前面的括号内。
）1.为了缩短指令中某个地址段的位数，有效的方法是采取（C）。
A、立即寻址B、变址寻址C、间接寻址D、寄存器寻址2.某计算机字长是16位它的存储容量是64,按字编址,它们寻址范围是（C ）。
A．64K B．32C．32K D．163.某一芯片其容量为512*8位,除电源和接地端外该芯片引线的最少数目是（C ）。
A.21B.17C.19D.204.指令系统中采用不同寻址方式的目的主要是( C)。
A.实现存储程序和程序控制B.可以直接访问外存C.缩短指令长度，扩大寻址空间，提高编程灵活性D.提供扩展操作码的可能并降低指令译码难度5.寄存器间接寻址方式中，操作数处在( B )。
A.通用寄存器B.贮存单元C.程序计数器D.堆栈6是(A)的简称。
A.精简指令系统计算机B.大规模集成电路C.复杂指令计算机D.超大规模集成电路7．响应中断的时间是_ C 。
A．中断源提出请求；B．取指周期结束；C．执行周期结束；D．间址周期结束。
8．常用的虚拟存储器寻址系统由两级存储器组成。
A．主存－辅存；B．－主存；C．－辅存；D．主存—硬盘。
9．访问主存时，让处于等待状态，等的一批数据访问结束后，再恢复工作，这种情况称作。
A．停止访问主存；B．周期挪用；C．与交替访问；D．。
10．浮点数的表示范围和精度取决于。
A．阶码的位数和尾数的机器数形式；B．阶码的机器数形式和尾数的位数；C．阶码的位数和尾数的位数；D．阶码的机器数形式和尾数的机器数形式。
11．中断向量可提供。
A．被选中设备的地址；B．传送数据的起始地址；C．中断服务程序入口地址；D．主程序的断点地址。
12．加法器采用先行进位的目的是。
A．优化加法器的结构；B．节省器材；C．加速传递进位信号；D．增强加法器结构。
13．在独立请求方式下，若有N个设备，则。
A．有一个总线请求信号和一个总线响应信号；B．有N个总线请求信号和N个总线响应信号；C．有一个总线请求信号和N个总线响应信号；D．有N个总线请求信号和一个总线响应信号。
浮点数表示及运算
Emax=2046, f=1.1111…,1.111…1×22046-1023 =21023×(2-2-52)
负下溢出 零
负上溢出 可表示负数范围
正下溢出 可表示正数范围 正上溢出
ห้องสมุดไป่ตู้-(1-2-23) 2127
计算机组成原理
-0.52-128 0 0.52-128
(1-2-23) 2127
数轴
指数e＝阶码－127＝10000010－01111111 ＝00000011=(3)10 包括隐藏位1的尾数： 1.M＝1.011 0110 0000 0000 0000 0000＝1.011011 于是有 x＝(－1)s×1.M×2e
＝＋(1.011011)×23＝＋1011.011＝(11.375)10
计算机组成原理
12
单精度浮点数编码格式
符号位 0/1 0/1 0 1 0/1 0/1 0/1
阶码 255 255 255 255 1~254
0 0
尾数 非零1xxxx 非零0xxxx
0 0
f f (非零)
0
表示
NaN Not a Number sNaN Signaling NaN +∞ -∞ (-1)S× (1.f) 2 × (e-127) (-1)S× (0.f) 2 × (-126) +0/-0
正数 0.1xxxxxx 负数 1.0xxxxxx
计算机组成原理
6
例：对数据12310作规格化浮点数的编码，假定1位符号位，基 数为2，阶码5位，采用移码，尾数10位，采用补码。
解：12310=11110112= 0.11110110002×27 [7]移=10000+00111 = 10111 [0.1111011000]补=0.1111011000 [123]浮= 1011 1 0 11 1101 1000
计算机组成原理
计算机组成原理1总分：100考试时间：100分钟一、单项选择题1、冯•诺伊曼机工作方式的基本特点是（）(正确答案：B,答题答案：)A、多指令流单数据流B、按地址访问并顺序执行指令C、堆栈操作D、存储器按内容选择地址2、存放欲执行指令的寄存器是（）(正确答案：D,答题答案：)A、MARB、PCC、MDRD、IR3、存储字所对应的二进制代码的个数称为（）(正确答案：A,答题答案：)A、存储字长B、存储容量C、存储单元D、机器字长4、根据Moore 定律，微芯片上集成的晶体管数目每三年翻（）番(正确答案：B,答题答案：)A、一B、二C、三D、四5、利用光子取代电子进行运算和存储的计算机属于（）(正确答案：A,答题答案：)A、光子计算机B、量子计算机C、生物计算机D、智能计算机二、多项选择题1、以下无法区分存储单元中存放的指令和数据的部件是______(正确答案：ABD,答题答案：)A、存储器；B、运算器；C、控制器；D、用户程序。
2、以下属于芯片集成度提高的限制因素的是______ (正确答案：ABC,答题答案：)A、物理极限B、制作成本C、功耗、散热、线延迟D、摩尔定律三、判断题1、汇编语言是面向机器的语言，高级语言是面向用户的语言，与具体机器无关。
(正确答案：A,答题答案：)A、是B、否2、计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性。
(正确答案：A,答题答案：)A、是B、否3、计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成。
(正确答案：A,答题答案：)A、是B、否4、冯•诺伊曼计算机中，指令和数据存放于不同的存储器内，可以按地址寻访(正确答案：B,答题答案：)A、是B、否5、指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作数所在存储器中的位置(正确答案：B,答题答案：)A、是B、否6、指令在存储器内按顺序存放，因此，指令都是顺序执行的(正确答案：B,答题答案：)A、是B、否7、冯•诺伊曼计算机以运算器为中心，I/O设备与存储器的数据传送通过运算器。
计算机组成原理10-作业解析-第6章02
+ 9999 9999 9 + 0.0000 0000 01 - 0.0000 0000 01 - 9999 9999 9
最小正数
最大负数
最小负数
真
值
0 1111111 0.111…1 (23个1) 个 正+|最大阶码 正 + |最大尾数 （规格化） 最大阶码| 最大尾数| 规格化） 最大阶码 最大尾数 1 1111111 0.100…0 (22个0) 个 最大阶码| 最小尾数|（ 负+|最大阶码 正+|最小尾数 （规格化） 最大阶码 最小尾数 规格化） 1 1111111 1.100…0 (22个0) 个 最大阶码| 最小尾数|（ 负+|最大阶码 负+|最小尾数 （规格化） 最大阶码 最小尾数 规格化） 0 1111111 最大阶码| 正+|最大阶码 最大阶码 1.111…1 (23个1) 个 最大尾数| 规格化） 负 + |最大尾数 （规格化） 最大尾数
最小正数
最负数
最小负数
补 码
最大正数 最小正数 最大负数 最小负数 0 1111111 1 0000000 1 0000000 0 1111111 0.111…1 (23个1) （规格化） 规格化） 个 0.100…0 (22个0) （规格化） 规格化） 个 1.011…1 (22个1) （规格化） 规格化） 个 1.000…0 (23个0) （规格化） 规格化） 个 + (2-1) - (1)
2-5
），尾数 例：设浮点数字长32位，基数 ，阶码 位（含一位阶符），尾数 位（含一位尾符） 设浮点数字长 位 基数2，阶码8位 含一位阶符），尾数24位 含一位尾符） 若阶码与尾数同时采用原码 补码表示 原码或 表示， 尾数规格化， 若阶码与尾数同时采用原码或补码表示，且尾数规格化，分别写出对应的 最大正数、最小正数、最大负数、最小负数的机器数与十进制真值 的机器数与十进制真值。 最大正数、最小正数、最大负数、最小负数的机器数与十进制真值。
计算机组成原理：浮点数表示及运算
0.1000101010
把不满足这一表示要求的尾数，变成满足这一要求的尾数 的操作过程，叫作浮点数的规格化处理，通过尾数移位和修改 阶码实现。
计算机组成原理 5
规格化目的： 为了提高数据的表示精度 为了数据表示的唯一性 尾数为R进制的规格化： 绝对值大于或等于1/R 二进制原码的规格化数的表现形式：
…
Em
M0
M1
M2
… …
…
Mn
阶符
计算机组成原理
阶值
尾符
尾数值
2
一个机器浮点数由阶码和尾数及其符号位组成： 尾数：用定点小数表示，给出有效数字的位数，决定了浮点数的表示精度 阶码：用定点整数形式表示，指明小数点在数据中的位置，决定了浮点数
的表示范围。
浮点数的表示范围
负上溢
负下溢
正下溢 正上溢
-
最 小 负 数
• 对阶原则 阶码小的数向阶码大的数对齐； 对阶过程小阶的尾数右移，每右移一位,其阶码加1(右规)。
210*(0.11000)+28*(0.00110) 大阶对小阶 210*(0.11000)--28*(11.000) 11.000+0.00110 ?????????
小阶对大阶 28*(0.00110)--210*(0.00001)
计算机组成原理
8
规格化浮点数的真值
31 30
32位浮点数格式：
23 22
0
S
E
M
一个规格化的32位浮点数ｘ的真值为： x = (-1)s (1.Ｍ) 2Ｅ－127 e =Ｅ – 127 一个规格化的64位浮点数ｘ的真值为： 这里e是真值，Ｅ是机器数 x = ( –1)s×(1.Ｍ)×2Ｅ－1023
计算机组成原理试题及答案
2019—2020学年第二学期《计算机组成原理》试卷（参考【答案及评分标准】）专业班级姓名学号开课系室物联网工程系考试日期2020.05.10一、选择题（每题1分，共25分）1. CPU 的组成中不包含（）。
A.存储器B.寄存器C.控制器D.运算器 【答案】A【解析】CPU 的组成包括运算器、控制器和寄存器，不包含存储器。
2. 用海明码对长度为8的数据进行检错/纠错时，若能纠正1位错误，则校验位数至少为（）位。
A.2B.3C.4D.5 【答案】C【解析】假设校验位是k 位，数据位是n 位，则n 与k 应满足关系21n n k ≥++，当8n =时，若3k =显然不成立，若4k =，42841≥++成立，所以校验位k 至少应该是4位。
3. 8421BCD 码0111 1100 0001可转换成十进制的（）。
A.701B.839C.7C1D.有错误发生 【答案】D【解析】BCD 码只能表示一次只能表示十进制的0—9，题目中1100已经超出了这个范围，因此会有错误发生。
4. 计算机中表示地址时用（）。
A.无符号数B.原码C.反码D.移码 【答案】A【解析】计算机中的地址用无符号数表示。
5. 字长12位，用定点补码规格化小数表示，所表示的正数范围是（）。
A.12122~(12)−−−B.11112~(12)−−−C.111/2~(12)−−D.1111(1/22)~(12)−−+−【答案】C【解析】字长12位，定点补码规格化小数表示时，所能表示的最小正数是0.10000000000，即1/2，所能表示的最大正数是0.11111111111，即11(12)−−。
6. 浮点数表示范围和精度取决于（）A.阶码位数和尾数的位数B.尾数的位数和阶码的位数C.阶码编码方式和尾数的编码方式D.尾数的编码方式和阶码的编码方式 【答案】A【解析】阶码位数确定浮点数范围，尾数位数决定浮点数精度 7. 十进制数5的单精度浮点数IEEE754代码为（）。
计算机组成原理机器数的定点与浮点、非数值数据的编码表示和数据校验码 (1)
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§2.3 机器数的定点与浮点表示
2）精度 所谓精度是指一个数所含有效数值位的位数。 一般来说机器字长越长，它所表示的数的有效位数就越多， 精度就越高：对于字长相同的定点数与浮点数来说，浮点 数虽然扩大了数的表示范围，但这正是以损失精度为代价 的，也就是数轴上各点的排列更稀疏了。
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§2.3 机器数的定点与浮点表示
三、 定点数和浮点数比较
定点数据表示简单，省硬件；浮点数据表示较麻烦， 价格较贵。从以下几个方面来比较它们性能上的主要差距。 1）数值的表示范围 假设定点数和浮点数的字长相同，浮点表示法所能表示的 数值范围将远远大于定点表示法，但是此范围指的只是数 的上下限，它们之间是一些不连续的点，而不是—段连续 的区间。 对于定点数而言，各个点在数轴上的分布是均匀的； 而对于浮点数而言，各个点在数轴上的分布是不均匀的。 越靠近数轴的原点，两个相邻的浮点数之间的距离就越近。
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§2.3 机器数的定点与浮点表示
4．浮点数的表示范围
尾数部分给出有效数字的位数，决定了浮点数的表示 精度，尾数占的位数越大，浮点数的表示精度就越高； 阶码部分指明小数点在数据中的位置，决定了浮点 数的表示范围，阶码占的位数越大，浮点数的表示范围 就越大; 通常希望数据表示的范围越大越好、精度越高越好， 但是由于计算机的存储字长是一定的，不能两者兼顾。
• --------在取回这样的浮点数到运算器执行运算时，必须先恢 复该隐藏位。
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§2.3 机器数的定点与浮点表示
4. 浮点数的表示范围(阶码用移码表示，尾数用补码表示）
Es，E1 … Em ； Ms . M1 … Mn
计算机组成原理考点总结终结版
内部资料,转载请注明出处,谢谢合作;一、计算机系统概述（一）计算机发展历程了解知识点一：第一台计算机 ENIAC知识点二：冯诺依曼VanNeumann首次提出存储程序的概念,将数据和程序一起放在存储器中,使得编程更加方便;50多年来,虽然对冯诺依曼机进行了很多改革,但结构变化不大,仍然称为冯诺依曼机;知识点三：一般把计算机的发展分为四个阶段：第一代1946-50‘s后期：电子管计算机时代；第二代50‘s中期-60’s后期：晶体管计算机时代；第三代60‘s中期-70’s前期：集成电路计算机时代；第四代70‘s初-：大规模集成电路计算机时代;知识点四：冯·诺依曼计算机的特点冯·诺依曼体系计算机的核心思想是“存储程序”的概念;它的特点如下：1 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成；2 指令和数据都用二进制代码表示；3 指令和数据都以同等地位存放于存储器内,并可按地址寻访；4 指令是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所在存储器中的位置；5 指令在存储器内是顺序存放的；6 机器以运算器为核心,输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器;（二）计算机系统层次结构了解计算机系统的层次结构,通常可有五个以上的层次,在每一个层次上都能进行程序设计;由下自上可排序为：第一级微程序机器级,微指令由机器直接执行,第二级传统机器级,用微程序解释机器指令,第三级操作系统级,一般用机器语言程序解释作业控制语句,第四级汇编语言机器级,这一级由汇编程序支持和执行,第五级高级语言机器级,采用高级语言,由各种高级语言编译程序支持和执行;还可以有第六级应用语言机器级,采用各种面向问题的应用语言;1.计算机硬件的基本组成图中实线为控制线,虚线为反馈线,双线为数据线;图中各部件的功能是：1 运算器用来完成算术运算和逻辑运算,并将运算的中间结果暂存在运算器内；2 存储器用来存放数据和程序；3 控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行及处理运算结果；4 输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式,常见的有键盘、鼠标等；5 输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式如打印机输出、显示器输出等;计算机的五大部件在控制器的统一指挥下,有条不紊地自动工作;由于运算器和控制器在逻辑关系和电路结构上联系十分紧密,尤其在大规模集成电路制作工艺出现后,这两大部件往往制作在同一芯片上,因此,通常将他们合起来统称为中央处理器,简称CPU;把输入设备与输出设备简称为I/O 设备;因此,现代计算机可认为由三大部分组成：CPU、I/O设备及主存储器MM;CPU与MM合起来称为主机,I/O设备叫作外设;存储器分为主存储器MM和辅助存储器;主存可直接与CPU交换信息,辅存又叫外存;2.计算机软件的分类计算机的软件通常又分为两大类：系统软件和应用软件;系统软件又称为系统程序,主要用来管理整个计算机系统,监视服务,使系统资源得到合理调度,确保高效运行;它包括：标准程序库、语言处理程序、操作系统、服务性程序、数据库管理系统、网络软件等等;应用软件又称为应用程序,它是用户根据任务所编制的各种程序;3.计算机的工作过程1．运算器运算器包括三个寄存器和一个算逻单元ALU;其中ACC为累加器,MQ为乘商寄存器,X为操作数寄存器;这三个寄存器在完成不同运算时,所存放在操作数类别也各不相同;2．存储器主存储器包括存储体、各种逻辑部件及控制电路等;主存的工作方式就是按存储单元的地址号来实现对存储字各位的存写入、取读出;这种存取方式叫做按地址存取,也即按地址访问存储器简称访存;为了能实现按地址访问的方式,主存中还必须配置两个寄存器MAR和MDR;MAR是存储器地址寄存器,用来存放欲访问的存储单元的地址,其位数对应存储单元的个数;MDR是存储器数据寄存器,用来存放从存储体某单元取出的代码或者准备往某存储单元存入的代码,其位数与存储字长相等;要想完整地完成一个取或存操作;3．控制器控制器是计算机组成的神经中枢,由它指挥全机各部件自动、协调地工作;具体而言,它首先要命令存储器读出一条指令,这叫取指过程;接着对这条指令进行分析,指出该指令要完成什么样的操作,并按寻址特征指明操作数的地址,这叫分析指令过程;最后根据操作数所在的地址,取出操作数并完成某种操作,这叫作执行过程;以上就是通常所说的完成一条指令操作的取指、分析和执行三阶段; 控制器由程序计数器PC,指令寄存器IR以及控制单元CU几部分组成;PC 用来存放当前欲执行指令的地址, 它与主存的MAR之间有一条直接通路,且具有自动加1的功能, 即可自动形成下一条指令的地址;IR用来存放当前的指令, IR 的内容来自主存的MDR;IR中的操作码送到CU,用来分析指令；其地址码作为操作数的地址送至存储器的MAR; CU用来分析当前指令所需完成的操作,并发出各种微操作命令序列,用以控制所有被控对象;4．I/OI/O子系统包括各种外部设备及相应的接口;每一种设备都是由I/O接口与主机联系的,它接受CU发出的各种控制命令完成相应的操作;计算机的解题过程如下：首先把构成程序的有序指令和数据,通过键盘输入到主存单元中,并置PC的初值为0即令程序的首地址为0;启动机器后,计算机便自动按存储器中所存放的指令顺序,有序地逐条完成取指令、分析指令和执行指令,直至执行到程序的最后一条指令为止;（三）计算机性能指标1. 吞吐量、响应时间1 吞吐量：单位时间内的数据输出数量;2 响应时间：从事件开始到事件结束的时间,也称执行时间;2. CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间1 CPU时钟周期：机器主频的倒数,Tc2主频：CPU工作主时钟的频率,机器主频Rc3CPI：执行一条指令所需要的平均时钟周期4CPU执行时间：T CPU=In×CPI×T CIn执行程序中指令的总数CPI执行每条指令所需的平均时钟周期数T C时钟周期时间的长度3. MIPS、MFLOPS1MIPS：MIPSMillion Instructions Per SecondMIPS = In/Te×106= In/In×CPI×Tc×106= Rc/CPI×106Te：执行该程序的总时间In：执行该程序的总指令数Rc：时钟周期Tc的到数MIPS只适合评价标量机,不适合评价向量机;标量机执行一条指令,得到一个运行结果;而向量机执行一条指令,可以得到多个运算结果;2 MFLOPS：MFLOPSMillion Floating Point Operations Per SecondMFLOPS=Ifn/Te×106Ifn：程序中浮点数的运算次数MFLOPS测量单位比较适合于衡量向量机的性能;一般而言,同一程序运行在不同的计算机上时往往会执行不同数量的指令数,但所执行的浮点数个数常常是相同的;二、数据的表示和运算（一）数制与编码1.进位计数制及其相互转换2.真值和机器数3.BCD码4.字符与字符串5.校验码（二）定点数的表示和运算1.定点数的表示无符号数的表示；有符号数的表示;2.定点数的运算定点数的位移运算；原码定点数的加/减运算；补码定点数的加/减运算；定点数的乘/除运算；溢出概念和判别方法;（三）浮点数的表示和运算1.浮点数的表示浮点数的表示范围；IEEE754标准2.浮点数的加/减运算（四）算术逻辑单元ALU1.串行加法器和并行加法器2.算术逻辑单元ALU的功能和机构三、存储器层次机构cache-主存-外存的层次结构、cache的三种不同映象方式、主存芯片的子扩展和位扩展方案设计以及续存相关地址转换的内容是重点（一）存储器的分类1．按存储介质分1半导体存储器;存储元件由半导体器件组成的叫半导体存储器;其优点是体积小、功耗低、存取时间短;其缺点是当电源消失时,所存信息也随即丢失,是一种易失性存储器;2磁表面存储器;按载磁体形状的不同,可分为磁盘、磁带和磁鼓;现代计算机已很少采用磁鼓;由于用具有矩形磁滞回线特性的材料作磁表面物质,它们按其剩磁状态的不同而区分“0”或“1”,而且剩磁状态不会轻易丢失,故这类存储器具有非易失性的特点;3 磁芯存储器不用了4光盘存储器;光盘存储器是应用激光在记录介质磁光材料上进行读写的存储器,具有非易失性的特点;光盘记录密度高、耐用性好、可靠性高和可互换性强等; 2．按存取方式分类按存取方式可把存储器分为随机存储器、只读存储器、顺序存储器和直接存取存储器四类;1随机存储器RAMRandom Access Memory;RAM是一种可读写存储器, 其特点是存储器的任何一个存储单元的内容都可以随机存取,而且存取时间与存储单元的物理位置无关;计算机系统中的主存都采用这种随机存储器;由于存储信息原理的不同, RAM又分为静态RAM 以触发器原理寄存信息和动态RAM以电容充放电原理寄存信息;2只读存储器ROMRead only Memory;只读存储器是能对其存储的内容读出,而不能对其重新写入的存储器;这种存储器一旦存入了原始信息后,在程序执行过程中,只能将内部信息读出,而不能随意重新写入新的信息去改变原始信息;因此,通常用它存放固定不变的程序、常数以及汉字字库,甚至用于操作系统的固化;它与随机存储器可共同作为主存的一部分,统一构成主存的地址域;只读存储器分为掩膜型只读存储器MROMMasked ROM、可编程只读存储器PROMProgrammable ROM、可擦除可编程只读存储器EPROMErasable Programmable ROM、用电可擦除可编程的只读存储器EEPROMElectrically Erasable Programmable ROM;以及近年来出现了的快擦型存储器Flash Memory,它具有EEPROM的特点,而速度比EEPROM快得多;3串行访问存储器;如果对存储单元进行读写操作时,需按其物理位置的先后顺序寻找地址,则这种存储器叫做串行访问存储器;显然这种存储器由于信息所在位置不同,使得读写时间均不相同;如磁带存储器,不论信息处在哪个位置,读写时必须从其介质的始端开始按顺序寻找,故这类串行访问的存储器又叫顺序存取存储器;还有一种属于部分串行访问的存储器,如磁盘;在对磁盘读写时,首先直接指出该存储器中的某个小区域磁道,然后再顺序寻访,直至找到位置;故其前段是直接访问,后段是串行访问,叫直接存取存储器;3．按在计算机中的作用分类按在计算机系统中的作用不同,存储器又可分为主存储器、辅助存储器、缓冲存储器;（二）存储器的层次化结构主要是为了解决速度匹配问题存储器有3个重要的指标：速度、容量和每位价格,一般来说,速度越快,位价越高；容量越大,位价越低,容量大,速度就越低;上述三者的关系用下图表示：寄存器缓存主存磁盘磁带存储系统层次结构主要体现在缓存-主存-辅存这两个存储层次上,如下图所示：（三）半导体随机存取存储器1.SRAM存储器的工作原理静态RAM由于静态RAM是触发器存储信息,因此即使信息读出后,它仍保持其原状态,不需要再生;但电源掉电时,原存信息丢失,故它属易失性半导体存储器2.DRAM存储器的工作原理（四）只读存储器（五）主存储器与CPU的连接（六）双口RAM和多模块存储器（七）高速缓冲存储器Cache1.程序访问的局部2.Cache的基本工作原理3.Cache和主存之间的映射方式4.Cache中主存块的替换算法5.Cache写策略（八）虚拟存储器1.虚拟存储器的基本概念2.页式虚拟存储器3.段式虚拟存储器4.段页式虚拟存储器5.TLB快表四、指令系统（一）指令格式1.指令的基本格式2.定长操作码指令格式3.扩展操作码指令格式（二）指令的寻址方式1.有效地址的概念2.数据寻址和指令寻址3.常见寻址方式（三）CISC和RISC的基本概念五、中央处理器CPU（一）CPU的功能和基本结构（二）指令执行过程（三）数据通路的功能和基本结构（四）控制器的功能和工作原理1.硬布线控制器2.微程序控制器微程序、微指令和微命令；微指令的编码方式；微地址的形式方式; （五）指令流水线1.指令流水线的基本概念2.超标量和动态流水线的基本概念（一）总线（二）总线概述（三）总线的基本概念总线是连接计算机内部多个部件之间的信息传输线,是各部件共享的传输介质;多个部件和总线相连,在某一时刻,只允许有一个部件向总线发送信号,而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息;总线是由许多传输线或通路组成,每条线可传输一位二进制代码,如16条传输线组成的总线,可同时传输16位二进制代码;（四）总线的分类按数据传送方式：并行传输总线和串行传输总线按总线的适用范围：计算机总线,测控总线,网络通信总线按连接部件不同：重点片内总线：片内总线是指芯片内部的总线,如在CPU芯片内部, 寄存器与寄存器之间、寄存器与算术逻辑单元之间都有总线连接;系统总线：系统总线是指CPU、主存、I/O各大部件之间的信息传输线;按传输信息的不同,可分为三类：数据总线、地址总线和控制总线;数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息,它是双向传输总线,其位数与机器字长、存储字长有关;数据总线的条数称为数据总线宽度,它是衡量系统性能的一个重要参数;例子：总线宽8位,指令字长16位,CPU需要两次访主存地址总线主要用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或在I/O设备上的地址;它是单向传输的;地址线的位数与存储单元的个数有关,如地址线为20根,则对应的存储单元个数为220;控制总线是用来发出各种控制信号的传输线;对单一控制线来说,传输单向；对控制总线,是双向的;对CPU而言,控制信号既有输入又有输出;通信总线：这类总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统如控制仪表、移动通讯等之间的通信;（五）总线的组成及性能指标总线的组成：总线组成包括信号线、总线控制器、附属电路;信号线包括数据线、地址线和控制线总线性能指标：1总线宽度：它是指数据总线的根数, 用bit位表示,如8位、16位、32位、64位;2总线带宽：总线的数据传输速率即单位时间内总线上传输数据的位数,通常用每秒传输信息的字节数来衡量,单位为MBps兆每秒;例如,总线频率33MHZ,总线宽度32位4B,则总线带宽334=132MBps;3时钟同步/异步：总线上的数据与时钟同步工作的总线称同步总线,与时钟不同步工作的总线称为异步总线;4总线复用：通常地址总线与数据总线在物理上是分开的两种总线;地址总线传输地址码,数据总线传输数据信息;为了提高总线的利用率,优化设计,特将地址总线和数据总线共用一条物理线路,只是某一时刻该总线传输地址信号,另一时刻传输数据信号或命令信号;这叫总线的多路复用;5信号线数：即地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和;6总线控制方式：包括并发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等;7 其他指标：如负载能力问题等;总线结构的三种形式：以CPU为中心的双总线结构：这种结构在I/O设备与主存交换信息时仍然要占用CPU,因此会影响CPU的工作效率;单总线结构：它是将CPU、主存、I/O设备都挂在一组总线上,允许I/O之间、I/O与主存之间直接交换信息;因为只有一组总线,当某一时刻各部件都要占用时,就会出现争夺现象;双总线结构的特点是将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来,形成主存总线与I/O总线分开的结构;三总线结构中, 主存总线用于CPU与主存之间的传输；I/O总线供CPU与各类I/O之间传递信息；DMA总线用于高速外设磁盘、磁带等与主存之间直接交换信息;在三总线结构中,任一时刻只能使用一种总线;（六）总线仲裁总线控制总线控制主要包括判优控制和通信控制;总线判优控制可分集中式和分布式两种,前者将控制逻辑集中在一处如在CPU中,后者将控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上;集中仲裁方式常见的集中控制有三种优先权仲裁方式：1．链式查询菊花链图中控制总线中有三根线用于总线控制BS总线忙；BR总线请求、BG总线同意,其中总线同意信号BG是串行地从一个I/O接口送到下一个I/O接口;如果BG到达的接口有总线请求,BG信号就不再往下传;意味着该接口获得了总线使用权,并建立总线忙BS信号,表示它占用了总线;这种方式的特点是：只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制,并且很容易扩充设备,但对电路故障很敏感;2．计数器定时查询计数器定时查询方式如下图所示;它与链式查询方式相比,多了一组设备地址线,少了一根总线同意线BG;总线控制部件接到由BR 送来的总线请求信号后,在总线未被使用BS＝0的情况下,由计数器开始计数,向各设备发出一组地址信号;当某个有总线请求的设备地址与计数值一致时,便获得总线使用权,此时终止计数查询;这种方式的特点是：计数可以从“0”开始,此时设备的优先次序是固定的；计数也可以从终止点开始,即是一种循环方法,此外,对电路故障不如链式查询方式敏感,但增加了主控制线设备地址数,控制也较复杂;3．独立请求方式独立请求方式如下图所示;由图可见,每一设备均有一对总线请求线BRi和总线同意线BGi;当设备要求使用总线时,便发出该设备的请求信号;总线控制部件中有一排队电路,可根据优先次序确定响应哪一设备的请求;这种方式的特点是：响应速度快,优先次序控制灵活通过程序改变,但控制线数量多,总线控制更复杂;总线通信控制没要求分布仲裁方式同集中式仲裁相比,分布式仲裁不需要中央仲裁器,而是让各个主设备功能模块都有自己的仲裁号和仲裁电路;需要使用总线时,各个设备的功能模块将自己唯一的仲裁号发送到共享的总线上,各自的仲裁电路再将从仲裁总线上获得的仲裁号和自己的仲裁号相对比,获胜的仲裁号将保留在仲裁总线上,相应设备的总线请求获得响应;分布式仲裁不需要中央仲裁器,每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器;当它们有总线请求时,把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上,每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较;如果仲裁总线上的号大,则它的总线请求不予响应,并撤消它的仲裁号;最后,获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上;显然,分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础（七）总线操作和定时总线操作目前在总线上的操作主要有以下几种：1读和写读是将从设备如存储器中的数据读出并经总线传输到主设备如CPU；写是主设备到从设备的数据传输过程;2块传送主设备给出要传输的数据块的起始地址后,就可以利用总线对固定长度的数据一个接一个的读出或写入;3写后读或读后写主设备给出地址一次,就可以进行先写后读或者先读后写操作,先读后写往往用于校验数据的正确性,先写后读往往用于多道程序的对共享存储资源的保护;4广播和广集主设备同时向多个从设备传输数据的操作模式称为广播;广集操作和广播操作正好相反,它将从多个从设备的数据在总线上完成AND或OR操作,常用于检测多个中断源;定时：事件出现在总线上的时序关系;1、同步定时在同步定时协议中,事件出现在总线上的时刻由总线时钟信号来确定;所以包含始终信号线由于采用了公共时钟,每个功能模块什么时候发送或接收信息都由统一时钟规定,因此,同步定时具有较高的传输频率;同步定时适用于总线长度较短、各功能模块存取时间比较接近的情况;2．异步定时在异步定时协议中,后一事件出现在总线上的时刻取决于前一事件的出现,即建立在应答式或互锁机制基础上;在这种系统中,不需要统一的共公时钟信号;总线周期的长度是可变的;（八）总线标准六、输入输出I/O系统（一）I/O系统基本概念（二）外部设备1.输入设备：键盘、鼠标2.输出设备：显示器、打印机3.外存储器：硬盘存储器、磁盘阵列、光盘存储器（三）I/O接口I/O控制器1.I/O接口的功能和基本结构2.I/O端口及其编址（四）I/O方式1.程序查询方式2.程序中断方式中断的基本概念；中断响应过程；中断处理过程；多重中断和中断屏蔽的概念;3.DMA方式DMA控制器的组成；DMA传送过程;4.通道方式七、计算机系统概述（四）计算机发展历程（五）计算机系统层次结构4.计算机硬件的基本组成5.计算机软件的分类6.计算机的工作过程（六）计算机性能指标吞吐量、响应时间；CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间；MIPS、MFLOPS;八、数据的表示和运算（五）数制与编码6.进位计数制及其相互转换7.真值和机器数8.BCD码9.字符与字符串10.校验码（六）定点数的表示和运算3.定点数的表示无符号数的表示；有符号数的表示;4.定点数的运算定点数的位移运算；原码定点数的加/减运算；补码定点数的加/减运算；定点数的乘/除运算；溢出概念和判别方法;（七）浮点数的表示和运算3.浮点数的表示浮点数的表示范围；IEEE754标准4.浮点数的加/减运算（八）算术逻辑单元ALU3.串行加法器和并行加法器4.算术逻辑单元ALU的功能和机构九、存储器层次机构（九）存储器的分类（十）存储器的层次化结构（十一）半导体随机存取存储器3.SRAM存储器的工作原理4.DRAM存储器的工作原理（十二）只读存储器（十三）主存储器与CPU的连接（十四）双口RAM和多模块存储器（十五）高速缓冲存储器Cache6.程序访问的局部7.Cache的基本工作原理8.Cache和主存之间的映射方式9.Cache中主存块的替换算法10.Cache写策略（十六）虚拟存储器6.虚拟存储器的基本概念7.页式虚拟存储器8.段式虚拟存储器9.段页式虚拟存储器10.TLB快表十、指令系统（四）指令格式4.指令的基本格式5.定长操作码指令格式6.扩展操作码指令格式（五）指令的寻址方式4.有效地址的概念5.数据寻址和指令寻址6.常见寻址方式（六）CISC和RISC的基本概念十一、中央处理器CPU（六）CPU的功能和基本结构（七）指令执行过程（八）数据通路的功能和基本结构（九）控制器的功能和工作原理3.硬布线控制器4.微程序控制器微程序、微指令和微命令；微指令的编码方式；微地址的形式方式;（十）指令流水线3.指令流水线的基本概念4.超标量和动态流水线的基本概念十二、总线（九）总线概述1.总线的基本概念2.总线的分类3.总线的组成及性能指标（十）总线仲裁1.集中仲裁方式2.分布仲裁方式（十一）总线操作和定时1.同步定时方式。
(完整版)计算机组成原理知识点总结
第2章数据的表示和运算主要内容：（一）数据信息的表示1.数据的表示2.真值和机器数（二）定点数的表示和运算1.定点数的表示：无符号数的表示；有符号数的表示。
2.定点数的运算：定点数的位移运算；原码定点数的加/减运算；补码定点数的加/减运算；定点数的乘/除运算；溢出概念和判别方法。
（三）浮点数的表示和运算1.浮点数的表示：浮点数的表示范围；IEEE754标准2.浮点数的加/减运算（四）算术逻辑单元ALU1.串行加法器和并行加法器2.算术逻辑单元ALU的功能和机构2.3 浮点数的表示和运算2.3.1 浮点数的表示（1）浮点数的表示范围•浮点数是指小数点位置可浮动的数据，通常以下式表示：N=M·RE其中，N为浮点数，M为尾数，E为阶码，R称为“阶的基数（底）”，而且R为一常数，一般为2、8或16。
在一台计算机中，所有数据的R都是相同的，于是不需要在每个数据中表示出来。
浮点数的机内表示浮点数真值：N=M ×2E浮点数的一般机器格式：数符阶符阶码值 . 尾数值1位1位n位m位•Ms是尾数的符号位，设置在最高位上。
•E为阶码，有n+1位，一般为整数，其中有一位符号位EJ，设置在E的最高位上，用来表示正阶或负阶。
•M为尾数，有m位，为一个定点小数。
Ms=0，表示正号，Ms=1，表示负。
•为了保证数据精度，尾数通常用规格化形式表示：当R＝2，且尾数值不为0时，其绝对值大于或等于0.5。
对非规格化浮点数，通过将尾数左移或右移，并修改阶码值使之满足规格化要求。
浮点数的机内表示阶码通常为定点整数，补码或移码表示。
其位数决定数值范围。
阶符表示数的大小。
尾数通常为定点小数，原码或补码表示。
其位数决定数的精度。
数符表示数的正负。
浮点数的规格化字长固定的情况下提高表示精度的措施：•增加尾数位数（但数值范围减小）•采用浮点规格化形式尾数规格化：1/2≤M <1 最高有效位绝对值为1浮点数规格化方法：调整阶码使尾数满足下列关系：•尾数为原码表示时，无论正负应满足1/2 ≤M <1即：小数点后的第一位数一定要为1。
计算机组成原理选择题试题库含答案
计算机组成原理选择题试题库含答案一、单选题（共IOO题，每题1分，共100分）1、下列选项中，不属于外部中断的事件是（）oA、无效操作码B、键盘缓冲满C、采样定时到D、打印机缺纸正确答案：A2、以下叙述中，不符合RISC指令系统特点的是（）oA、寻址方式种类丰富，指令功能尽量增强B、指令长度固定，指令种类少C、设置大量通用寄存器，访问存储器指令简单D、选取使用频率较高的一些简单指令正确答案：A3、设x=-0.1011B,则8位补码［X］补为（）oA、1.0101000BB、1.0000101BC、1.0001011BD、1.1011000B正确答案：A4、冯•诺依曼计算机中指令和数据均以二进制形式存放在存储器中,CPU区分它们的依据是（）。
A、指令周期的不同阶段B、指令操作码的译码结果C、指令和数据的寻址方式D、指令和数据所在的存储单元正确答案：A5、半导体EPRoM中写入的内容，可以通过（）擦除。
A、紫外线照射B、电信号C、口令D、DoS命令正确答案：A6、SP的内容是（）。
A、堆栈的起始地址B、堆栈的顶部C、堆栈的底部D、堆栈的最大地址正确答案：B7、使用741S181和74182来构成一个16位组内并行，组间并行的A1U,则需要使用（）片74181和（）片74182。
A、4、1B、1、4C、4、2D、2、4正确答案：A8、在集中式计数器定时查询方式下，若每次计数都从上次得到响应的设备随后一个设备号开始，则（）。
A、每个设备的优先级均等B、设备号大的设备优先级高C、设备号小的设备优先级高D、每个设备的优先级随机变化正确答案：A9、补码加法运算是指（）A、操作数用补码表示，将被加数变补，然后相加B、操作数用补码表示，连同符号位一起相加C、操作数用补码表示，符号位单独处理D、操作数用补码表示，将加数变补，然后相加正确答案：B10、CPU响应中断的时间是（）。
A、执行周期结束B、间址周期结束C、中断源提出请求；D、取指周期结束正确答案：A11、在定点数运算中产生溢出的原因是（）。
计算机组成原理 Lecture_3_浮点数的表示_-_作业参考答案
{ int i;
float result=0;
for (i=0;i<=len-1;i++) result+=a[i];
return result;
} 解：len为unsigned类型，因此，len为0时，len-1的值为FF..FH,
假定一台32位字长的机器中带符号整数用补码表示浮点数用ieee754标准表示寄存器r1和r2的内容分别为r1
作业3
3-1. 将下列十进制数表示成浮点规格化数，阶码4位（含符 号），分别用补码和移码表示；尾数6位（含符号），用 补码表示。
（1）19/512 (2) -19/512
3-2. 浮点数阶码4位(含阶符)，尾数9位(含数符)，均用补码表 示，求规格化和非规格化时数值范围。
2-1
尾数用补码，不规格化，其表示范围：
0,111 23-1
0.11111111 1-2-8
1.00000000 -1
1.11111111 0 0.00000001
-2-8
2-8
0.11111111 1-2-8
正最大：尾数正最大*2阶正最大 正最小：尾数正最小*2阶负最小 负最大：尾数负最大*2阶负最小 负最小：尾数负最小* 2阶正最大
float result=0; for (i=0;i<=len-1;i++) result+=a[i]; return result; }
思考!
#include "stdafx.h"
#include<iostream>
using namespace std;
计算机组成原理参考答案
习题1参考答案一、选择题1．微型计算机的分类通常是以微处理器的 D 来划分。
A．芯片名 B. 寄存器数目C．字长 D. 规格2. 将有关数据加以分类、统计、分析，以取得有价值的信息，我们称为 A。
A．数据处理 B. 辅助设计C．实时控制 D. 数值计算3．计算机技术在半个世纪中虽有很大的进步，但至今其运行仍遵循这一位科学家提出的基本原理D 。
A.爱因斯坦B. 爱迪生C. 牛顿D. 冯·诺伊曼4．冯·诺伊曼机工作方式的基本特点是 A 。
A．按地址访问并顺序执行指令 B．堆栈操作C．选择存储器地址 D．按寄存器方式工作5．目前的CPU包括_A_和cache。
A. 控制器、运算器B. 控制器、逻辑运算器C. 控制器、算术运算器D. 运算器、算术运算器二、填空1. 数字式电子计算机的主要外部特性是快速性、准确性、通用性、逻辑性。
2. 世界上第一台数字式电子计算机诞生于 1946 年。
3. 第一代电子计算机逻辑部件主要由电子管组装而成。
第二代电子计算机逻辑部件主要由晶体管组装而成。
第三代电子计算机逻辑部件主要由集成电路组装而成。
第四代电子计算机逻辑部件主要由大规模集成电路组装而成。
4. 当前计算机的发展方向是网络化计算机系统、分布式计算机系统和智能化计算机系统等方向发展。
5. 电子计算机与传统计算工具的区别是自动化程度高。
6.冯·诺依曼机器结构的主要思想是 1.采用二进制代码表示数据和指令；2．采用存储程序的工作方式；3．计算机的硬件系统由五大部分组成。
7. 冯·诺依曼机器结构由控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备五大部分组成。
8. 中央处理器由运算器和控制器两部分组成。
9. 计算机中的字长是指机器数的二进制位数（或计算机一次可以处理的二进制位数）。
10. 运算器的主要部件是算术逻辑运算单元ALU。
11. 控制器工作的实质是指挥和协调机器各个部件有条不紊工作。
计算机组成原理第一,二章重难点整理
重点难点内容整理第一章计算机系统概论重难点：计算机系统的基本组成和层次结构知识点1：计算机系统的组成计算机系统由计算机硬件和软件两部分组成。
1.硬件是计算机系统的物质基础，没有硬件就不成其为计算机。
计算机硬件包括中央处理机、存储器和外部设备。
中央处理机是计算机的核心部部件，由运算器和控制器两部分组成，主要功能是解释指令、控制指令执行、控制和管理机器运行状态，以及实时处理中央处理机内部和外部出现和各种应急事件。
存储器分为主存储器和辅助存储器。
主存储器的主要功能是存储信息和与中央处理机直接交换信息；辅助存储器包括磁盘机、磁带机和光盘机等，通常只与主存储器交换信息。
外部设备包括输入和输出设备、转换设备、终端设备等，如键盘、打印机、绘图仪和鼠标器等。
2. 软件通常分为两大类：系统软件和应用软件。
系统软件最靠近硬件层，是计算机的基础软件，如操作系统、高级语言处理程序等。
系统软件是计算机厂家预先设计好的。
操作系统主要用于组织管理计算机系统的所有便件和软件资源，使之协调一致、高效地运行；高级语言处理程序包括编译程序和解释程序等。
编译程序能将高级语言编写的源程序翻译成计算机执行的目标程序，解释程序是边解释边执行源程序。
应用软件处于计算机系统的最外层，是按照某种特定的应用而编写的软件。
知识点2：计算机系统的层次结构应用软件、系统软件和硬件构成了计算机系统的三个层次1.硬件系统位于最内层，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的操作界面。
3.应用软件位于最外层，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次成为虚拟机。
三个层次之间关系紧密，外层是内层功能的扩展，内层是外层的基础。
但是，层次划分不是绝对的。
第二章运算方法和运算器重难点：1.定点和浮点数的表示及范围。
2.定点补码的加减运算及实现。
3.一位原码/补码的乘法和一位原码/补码的除法及实现。
4.浮点算术运算。
浮点数原理
浮点数原理
浮点数原理是计算机科学中一种表示实数的方法。
它的基本原理是将实数表示为一对数字：一个是尾数（fraction，或者叫做尾数或者有效数字），一个是指数。
浮点数的尾数部分代表实数的有效位数，而指数部分代表需要移动的小数点的位数。
通过使用指数部分，浮点数能够表示非常大或非常小的数值范围。
浮点数的表示方式有两种常见的标准：单精度和双精度。
单精度浮点数用32位二进制表示，其中1位用来表示符号，8位用来表示指数，23位用来表示尾数。
双精度浮点数用64位二进制表示，符号位、指数位和尾数位分别为1位、11位和52位。
由于浮点数采用有限的二进制位数来表示实数，所以在进行浮点数运算时，可能会出现舍入误差。
这是因为某些实数无法精确地表示为有限的二进制小数。
浮点数的舍入误差可能会对计算结果产生影响，特别是在进行大量迭代计算或者涉及大量数值计算的情况下。
因此，在进行浮点数运算时，需要谨慎处理浮点数的精度和舍入方式，以避免误差的积累。
为了提高浮点数运算的精度，还可以使用高精度算法或者使用特殊的数值计算库。
这些方法可以减小浮点数运算中可能产生的舍入误差，从而得到更准确的结果。
总之，浮点数原理是一种用有限的二进制位数来表示实数的方法，能够表示非常大或非常小的数值范围。
在进行浮点数运算时，需要注意舍入误差可能会对计算结果产生影响，需要谨慎处理浮点数的精度和舍入方式。
4字节浮点数表示范围
4字节浮点数表示范围4字节浮点数是计算机中用于表示小数的一种数据类型，它可以存储的范围是有限的。
在本文中，我们将探讨4字节浮点数的表示范围及其相关概念。
我们需要了解浮点数的基本概念。
浮点数是一种用科学计数法表示的数，由两部分组成：尾数和指数。
尾数是一个小于1的正数，指数则表示10的幂。
通过这种方式，浮点数可以表示非常大或非常小的数值。
在计算机中，浮点数的表示方式有多种，其中最常见的是单精度浮点数，即4字节浮点数。
它使用32个二进制位来存储数值，其中1位用于表示符号位（正数为0，负数为1），8位用于表示指数部分，剩下的23位用于表示尾数部分。
根据IEEE 754标准，4字节浮点数的指数部分采用偏移值表示，即偏移量为127。
因此，指数部分的取值范围为-126到127。
这意味着浮点数的指数可以表示的范围是非常广泛的，从非常小的数值到非常大的数值都可以表示。
具体而言，当指数部分为-126时，尾数部分可以表示的最小非规范化数为2^-126。
当指数部分为127时，尾数部分可以表示的最大规范化数为2^128。
规范化数是指尾数的最高位为1，因此可以省略不存储，从而提高存储效率。
在实际应用中，4字节浮点数的表示范围通常是从10^-38到10^38之间。
这个范围非常广泛，可以满足大多数科学计算和工程应用的需求。
然而，需要注意的是，由于浮点数的精度有限，当数值超出这个范围时，将会失去精度或者出现溢出的情况。
除了表示范围外，4字节浮点数还具有一些特殊的数值。
例如，当指数部分全为0，尾数部分全为0时，表示的是正负零。
当指数部分全为1，尾数部分全为0时，表示的是正负无穷大。
当指数部分全为1，尾数部分非全为0时，表示的是NaN（Not a Number），用于表示无效的运算结果。
总结一下，4字节浮点数是计算机中用于表示小数的一种数据类型。
它的表示范围非常广泛，可以满足大多数应用需求。
然而，由于浮点数的精度有限，当数值超出表示范围时，将会失去精度或者出现溢出的情况。
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以32位的浮点数为例
浮点数有一般的格式和IEEE754的格式两种。
一般的格式符合2进制数机器码（包括定点整数和定点小数）的规定规则
IEEE表示则是为了实现上的方便，做了一些约定的格式改变。
先说说问题的描述方式：
1、一个32位的二进制数来表示的浮点数。
都是由阶和尾数两部分组成。
阶和尾数都带有一位符号位，分别称为阶符和数符。
2、从图例表示可以有两种方式：
（1）一种是阶和尾数分别带着符号位表示，依次为阶符(ES)、阶(E)、数符(MS)和尾数(M)
（2）另一种是把数符提前到整个浮点数的最前面，表示整个浮点数的符号位，标记为S。
这两种表示方式是一致的。
前者比较直接明了地分隔成“阶”（包括阶符和阶）和“尾数”（包括数符和尾数）两部分；后者则是为了便于软件移植的格式。
比较流行的教材的新版本都倾向于使用后一种表示方式。
因此，下面开始，我们都采用后一种方式叙述。
3、从真值的表示方式来说有多种不同的情况
符号位统一都是：(-1)s
一般表示法的阶：e=E-128（完全符合机器码的移码规则）。
该部分在真值中表示为2E-128，注意，E为带符号位的阶所表示的无符号数大小。
比如8位阶（包含一位符号位），以移码表示，以11111111为例，E=255，而e=127，在真值中表示为2127。
IEEE表示法的阶：e=E-127（是IEEE的一个约定，不符合机器码的移码规则）。
该部分在真值中表示为2E-127，注意，E为带符号位的阶所表示的无符号数大小。
比如8位阶（包含一位符号位），以移码表示，以11111111为例，E=255，而e=128，在真值中表示为2128。
一般表示法的尾数：M，该部分在真值中以M表示，规划化处理是使得M 的最高位和符号位不同值，或者说用异或判断结果为1（其本质在于使得该数值的绝对值≥0.5）。
IEEE表示法的尾数：1.M，该部分在真值中以1.M表示，因为IEEE表示方式本来就是一种标准格式，所以不存在不是规格化的数。
其中尾数域的小数点前约定的那个1不予存储，默认其隐藏在小数点的左边。
因此，一般表示法和IEEE表示法就可以组成四种组合真值表示。
(1)纯一般表示法（阶和尾数都是一般表示法）真值表示为：(-1)s⨯M⨯2E-128
(2)纯IEEE表示法（阶和尾数都是IEEE表示法）真值表示为：(-1)s⨯(1.M)⨯2E-127
(3)混合表示法A（阶位一般表示法，尾数都是IEEE表示法）真值表示为：(-1)s⨯(1.M)⨯2E-128，课本例9就是用了这种混合表示法。
(2) 混合表示法B（阶位IEEE表示法，尾数都是一般表示法）真值表示为：(-1)s⨯M⨯2E-127
注意：如果题目没有做明确描述。
就默认其采用的是“纯一般表示法”。
弄清楚问题的描述方式后，我们来看看各种表示方法的表数范围。
分别从一般表示法的阶和尾数，IEEE的阶和尾数，4个组成部分来分析。
下面我们继续以32位浮点数为例，并不妨设符号位1位，阶码8位，用移码表示，尾数23位，用补码表示。
根据上面的分析，一般表示法的各种范围为：
（1）最大数的二进制表示：0 11111111 11111111111111111111111
（2）最小数的二进制表示：1 11111111 00000000000000000000000
(1) ）（231221*27--- (2)）
（1*2127-- （3）规格化最大正数：0 11111111 11111111111111111111111
）
（231221*27--- 规格化最小正数：0 00000000 10000000000000000000000
122*27--
规格化最大负数：1 00000000 01111111111111111111111
）
（231222*27---+- 规格化最小负数：1 11111111 00000000000000000000000
）
（1*2127-- 规格化数的表示的数的范围为：
)]21*2,2*2[]22*2,1*2[231212*********---------+--（）（）（
IEEE754的标准看课本的55页的那个图2.17（略有些错误）。
我们把它更正一下，IEEE 标准下，
尾数的范围是 -（2-232-）~-1 和1~（2-23
2-） 阶的范围是 -126~+127 或者写成227+-~127-
所以可以得出IEEE 标准下的表数范围是（除了正负无穷和零，参照下面的表格）： -（2-232-）*1272-~（-1）*2272+- 和 1*2272+-~（2-232-）*1272-
类似IEEE 标准的例题见课本23页，其实就是前面提到的混合表示法A
IEEE754标准下，阶除了正常的表述范围（E=1~254,e=-126~+127）, 当E 等于0或255时，在IEEE754标准中分别表示特殊的数值，即表示特殊的浮点数：
若E=0，且M=0，则表示浮点数N为0，此时尾数的隐含位是0，不是1。
若E=0，且M≠0，则表示非规格化的浮点数，N＝(-1)S×2-126×(0.M)，用它可以表示绝对值较小的数。
若E=255，且M=0，则表示该浮点数为无穷大，N＝(-1)S×∝（±∝），表示N=a/0（a ≠0）时的值。
若E=255，且M≠0，则表示是一个“非数值”，N=NaN (Not a number)，表示0/0的值。
这个表可以对照书上18页中间的那段描述。