计算机组成原理(第五版))
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硬件软件化----硬件可以完成的任务也 可以用软件来实现。
本章思考题：P15 4.5.6.7.9
计算机组成原理
第二章 运算方法和运算器
2.1 数据与文字的表示方法 2.2 定点加法、减法运算 2.3 定点乘法运算 2.4 定点除法运算 2.5 定点运算器的组成 2.6 浮点运算方法和浮点运算器
计算机组成原理
3 十进制数串的表示方法
字符串形式(非压缩BCD码)
十进制的一位数码和符号都用一个字节存储.
压缩的十进制数串形式(压缩的BCD码)
十进制的一位数码和符号都用半个字节存储.
例如:
123C 012D
符号位 补0
计算机组成原理
4 自定义数据表示
传统的计算机是用操作码来区分数据类型(定 点数;浮点数;BCD数)
自定义数据是用数据本身来区分数据类型 1)标志符数据表示:
标志符
数据
2)描述符数据表示:
描述符标志位
特征标记
数据块长度
数据块起始地址
计算机组成原理
二、数的机器码表示
真值:带有符号的各种进制数的表示法. 如:12.3 -32 +101.11 5B.6 -7
机器码(机器数):计算机内部数值编码.
1 原码 设X=+1011100B,Y=-1011100B
阶码:E=10000010(移码) 指数:e=E-01111111=00000011=(3)10 尾数:M=1.011011
故: x =+(1.011011)×23=1011.011=(11.375)10
计算机组成原理
例2 将数(20.59375)10转换成754标准的32位浮点 数的二进制存储格式.
广东石油化工学院计算机科学与技术系 刘晶
讲课人简介和联系方式
刘晶 信息学院计算机系 副教授 电话：2923841（宅） E-mail：liusr@163.com QQ：327693987
目录
第一章 计算机系统概论 第二章 运算方法和运算器 第三章 存储系统 第四章 指令系统 第五章 中央处理器 第六章 总线系统 第七章 外围设备 第八章 输入输出系统
二,一是可以将减法变成加法来运算. 二是补码的符号位可以参加运算.
计算机中是用2n为模—2补码.
计算机组成原理
3 反码:若以2n-1为模的补码称1补码
结论: X为正时: [X]反=[X]补=[X]原 X为负时:
求[X]补是将[X]原的符号位不变,其余各位变反 加1.
求[X]反是将[X]原的符号位不变,其余各位变反.
2.1 数据与文字的表示方法
一、数据格式 （类型 精度 范围 硬件代价） 1 定点数的表示方法
纯小数：0≤|X|≤1-2-n 纯整数：0≤|X|≤2n-1
计算机组成原理
2 浮点数的表示方法
任何 一个十进制数N都可以写成： N=10E·M
任意进制数N可以写成: N=Re·M
基数:R 指数(阶码):e 尾数:M 早期:
计算机组成原理
现代:IEEE标准
S:符号位，“0”为正;“1”为负 E:阶码,采用“移码”表示 M:尾数,原码规格化表示(1.M型）
计算机组成原理
x 例1 若浮点数 的754标准存储格式为
(41360000)16求其浮点数的十进制数值。
0100 0001 0011 0110 0000 0000 0000 0000 符号位:S=0
汇编语言；
汇编源程序；
汇编程序；
算法语言；
源程序；
编译程序；
解释程序；
操作系统；
数据库；
数据库管理软件；
数据库管理系统。
计算机组成原理
1.4 计算机系统的层次结构
各级都得到它 下一级的支持，同 时也受到运行在下 面各级上的程序的 支持。
计算机组成原理
软件与硬件的逻辑等价性
软件硬件化----固件（固化）
计算机组成原理
数字电子计算机：
பைடு நூலகம்用计算机: 高效；高速；经济；不通用。
通用计算机: 适应性好；相对不高效、高速、经济。
通用计算机： 巨型机；大型机；中型机；小型机； 微型机；单片机。
（体积；功耗；性能；数据存储量； 指令系统；价格成递减）
计算机组成原理
二、计算机的应用
科学计算 测量和测试 教育和卫生 自动控制 信息处理 家用电器 人工智能
解:
(20.59375)10=10100.10011=1.010010011×24 e=4 E=100+01111111=10000011
M=010010011
S=0
32位浮点数格式:
0100 0001 1010 0100 1100 0000 0000 0000
=(41A4C000)16
计算机组成原理
此时X和Y被称为真值. 则[X]原=01011100,
[Y]原=11011100 而[+0]原=00000000,
[-0]原=10000000
计算机组成原理
2 补码
举一实例:3点钟+5小时=8时
3点钟-7小时=8时
即:3-7=3+5
为什么?
答:时钟是以12为模,5和-7互为补码.
在计算机中采用补码主要原因有
计算机组成原理
第一章 计算机系统概论
1.1 计算机的分类和应用 1.2 计算机的硬件 1.3 计算机的软件 1.4 计算机系统的层次结构
计算机组成原理
1.1 计算机的分类和应用
一、计算机的分类 电子计算机: 电子模拟计算机 电子数字计算机（电脑） 区别：精度；数据存储量；逻辑判断
能力；控制方法。
计算机组成原理
1.3 计算机的软件
一、软件的组成与分类 系统程序：用来简化程序设计，简化 使用方
法，提高计算机使用效率的程序。 各种服务程序；语言程序；操作系统；数据
库管理系统。 应用程序：用户利用计算机来解决某些问题
而编制的程序。
计算机组成原理
二、软件的发展和演变
机器指令；
机器语言
手工程序；
目的程序；
计算机组成原理
1.2 计算机的硬件组成：
计算机组成原理
一、数字计算机的硬件组成 运算器：完成算术逻辑运算功能。 存储器：保存原始数据和程序。
位；字节；字；字长；存储单元；地址； 容量（B KB MB GB TB等）；分类（ 内存；外存） 控制器：计算机中发号施令的部件. 指令(操作码 地址码);计算程序;存储程 序;程序控制;取指周期;执行周期;中央 处理器;数据字;指令字;数据流;指令流 适配器与输入输出设备:
计算机组成原理
[+0]补=2n+00…..00=0 [-0]补=2n-00…..00=0
本章思考题：P15 4.5.6.7.9
计算机组成原理
第二章 运算方法和运算器
2.1 数据与文字的表示方法 2.2 定点加法、减法运算 2.3 定点乘法运算 2.4 定点除法运算 2.5 定点运算器的组成 2.6 浮点运算方法和浮点运算器
计算机组成原理
3 十进制数串的表示方法
字符串形式(非压缩BCD码)
十进制的一位数码和符号都用一个字节存储.
压缩的十进制数串形式(压缩的BCD码)
十进制的一位数码和符号都用半个字节存储.
例如:
123C 012D
符号位 补0
计算机组成原理
4 自定义数据表示
传统的计算机是用操作码来区分数据类型(定 点数;浮点数;BCD数)
自定义数据是用数据本身来区分数据类型 1)标志符数据表示:
标志符
数据
2)描述符数据表示:
描述符标志位
特征标记
数据块长度
数据块起始地址
计算机组成原理
二、数的机器码表示
真值:带有符号的各种进制数的表示法. 如:12.3 -32 +101.11 5B.6 -7
机器码(机器数):计算机内部数值编码.
1 原码 设X=+1011100B,Y=-1011100B
阶码:E=10000010(移码) 指数:e=E-01111111=00000011=(3)10 尾数:M=1.011011
故: x =+(1.011011)×23=1011.011=(11.375)10
计算机组成原理
例2 将数(20.59375)10转换成754标准的32位浮点 数的二进制存储格式.
广东石油化工学院计算机科学与技术系 刘晶
讲课人简介和联系方式
刘晶 信息学院计算机系 副教授 电话：2923841（宅） E-mail：liusr@163.com QQ：327693987
目录
第一章 计算机系统概论 第二章 运算方法和运算器 第三章 存储系统 第四章 指令系统 第五章 中央处理器 第六章 总线系统 第七章 外围设备 第八章 输入输出系统
二,一是可以将减法变成加法来运算. 二是补码的符号位可以参加运算.
计算机中是用2n为模—2补码.
计算机组成原理
3 反码:若以2n-1为模的补码称1补码
结论: X为正时: [X]反=[X]补=[X]原 X为负时:
求[X]补是将[X]原的符号位不变,其余各位变反 加1.
求[X]反是将[X]原的符号位不变,其余各位变反.
2.1 数据与文字的表示方法
一、数据格式 （类型 精度 范围 硬件代价） 1 定点数的表示方法
纯小数：0≤|X|≤1-2-n 纯整数：0≤|X|≤2n-1
计算机组成原理
2 浮点数的表示方法
任何 一个十进制数N都可以写成： N=10E·M
任意进制数N可以写成: N=Re·M
基数:R 指数(阶码):e 尾数:M 早期:
计算机组成原理
现代:IEEE标准
S:符号位，“0”为正;“1”为负 E:阶码,采用“移码”表示 M:尾数,原码规格化表示(1.M型）
计算机组成原理
x 例1 若浮点数 的754标准存储格式为
(41360000)16求其浮点数的十进制数值。
0100 0001 0011 0110 0000 0000 0000 0000 符号位:S=0
汇编语言；
汇编源程序；
汇编程序；
算法语言；
源程序；
编译程序；
解释程序；
操作系统；
数据库；
数据库管理软件；
数据库管理系统。
计算机组成原理
1.4 计算机系统的层次结构
各级都得到它 下一级的支持，同 时也受到运行在下 面各级上的程序的 支持。
计算机组成原理
软件与硬件的逻辑等价性
软件硬件化----固件（固化）
计算机组成原理
数字电子计算机：
பைடு நூலகம்用计算机: 高效；高速；经济；不通用。
通用计算机: 适应性好；相对不高效、高速、经济。
通用计算机： 巨型机；大型机；中型机；小型机； 微型机；单片机。
（体积；功耗；性能；数据存储量； 指令系统；价格成递减）
计算机组成原理
二、计算机的应用
科学计算 测量和测试 教育和卫生 自动控制 信息处理 家用电器 人工智能
解:
(20.59375)10=10100.10011=1.010010011×24 e=4 E=100+01111111=10000011
M=010010011
S=0
32位浮点数格式:
0100 0001 1010 0100 1100 0000 0000 0000
=(41A4C000)16
计算机组成原理
此时X和Y被称为真值. 则[X]原=01011100,
[Y]原=11011100 而[+0]原=00000000,
[-0]原=10000000
计算机组成原理
2 补码
举一实例:3点钟+5小时=8时
3点钟-7小时=8时
即:3-7=3+5
为什么?
答:时钟是以12为模,5和-7互为补码.
在计算机中采用补码主要原因有
计算机组成原理
第一章 计算机系统概论
1.1 计算机的分类和应用 1.2 计算机的硬件 1.3 计算机的软件 1.4 计算机系统的层次结构
计算机组成原理
1.1 计算机的分类和应用
一、计算机的分类 电子计算机: 电子模拟计算机 电子数字计算机（电脑） 区别：精度；数据存储量；逻辑判断
能力；控制方法。
计算机组成原理
1.3 计算机的软件
一、软件的组成与分类 系统程序：用来简化程序设计，简化 使用方
法，提高计算机使用效率的程序。 各种服务程序；语言程序；操作系统；数据
库管理系统。 应用程序：用户利用计算机来解决某些问题
而编制的程序。
计算机组成原理
二、软件的发展和演变
机器指令；
机器语言
手工程序；
目的程序；
计算机组成原理
1.2 计算机的硬件组成：
计算机组成原理
一、数字计算机的硬件组成 运算器：完成算术逻辑运算功能。 存储器：保存原始数据和程序。
位；字节；字；字长；存储单元；地址； 容量（B KB MB GB TB等）；分类（ 内存；外存） 控制器：计算机中发号施令的部件. 指令(操作码 地址码);计算程序;存储程 序;程序控制;取指周期;执行周期;中央 处理器;数据字;指令字;数据流;指令流 适配器与输入输出设备:
计算机组成原理
[+0]补=2n+00…..00=0 [-0]补=2n-00…..00=0