计算机系统原理复习
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原码
符号位不能直接参加加减运算，实现起来很麻烦
反码
符号位可以和数值位一起参加运算，但是符号位一旦有 进位，结果就会发生偏差
要采用循环进位法进行修正，即符号位的进位要加到最 低位上去
18
补码
运算时可以把符号位与数值位一起处理，显得很简单 只要最终运算结果不超出机器数允许的表示范围，运算
第一章 计算机系统概论
1、计算机系统的层次结构
2020/4/3
1
三、冯·诺依曼型计算机
存储程序 按地址自动执行
五大部件：包括控制器、运算器、存储器、 输入设备、输出设备
以运算器为中心
2020/4/3
2
计算机的硬件
冯·诺依曼型计算机
输入
存储器 运算器
控制器
数据信号 控制信号
输出 地址信号
2020/4/3
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
2020/4/3
10
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。
解:首先分别将整数和分数部分转换成二进制数： 20.59375=10100.10011
2020/4/3
7
第二章 运算方法和运算器
2.1数据与文字的表示 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浮点运算与浮点运算器
2020/4/3
返回 8
数据格式
3、IEEE754标准(规定了浮点数的表示格式,运 算规则等)
规则规定了单精度(32)和双精度(64)的基本格式. 规则中,尾数用原码,指数用移码(便于对阶和比较)
00000000
0
000000000 000000001
01111111
7
011111111 011111110
11111111
8
111111110 111111111
从中看出，校验位的值取0还是取1，是由数据位中1的个
数决定的
2020年4月3日星期五
17
定点加、减法运算属于算术运算，要考虑参加 运算数据的符号和编码格式
2020/4/3
9
数据格式
例1点若数浮的点十数进x的制7数5值4标。准存储格式为(41360000)16，求其浮
解：将16进制数展开后，可得二制数格式为
0 100 00010 011 0110 0000 0000 0000 0000
S 阶码(8位)
尾数(23位)
指数e=阶码-127=10000010-01111111=00000011=(3)10 包括隐藏位1的尾数
6
输入设备：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部 所能接收和识别的二进制信息形式
输出设备：把计算机处理的结果变换为人或其他机器设备 所能接收和识别的信息形式
适配器：它使得被连接的外围设备通过系统总线与主机进 行联系，以便使主机和外围设备并行协调地工作
总线：构成计算机系统的骨架，是多个系统部件之间进行 数据传送的公共通路。 总之，现代电子计算机是由运算器、存储器、控制器、 适配器、总线和输入/输出设备组成的。这也是人们常说的 计算机硬件。
3
四、运算器
算术运算和逻辑运算
在计算机中参与运算的数 是二进制的
运算器的长度一般是8、 16、32或64位
运算电路单元
寄存器B
Байду номын сангаас
累加器A
2020/4/3
4
五、存储器
存储数据和程序（指令）
容量（存储单元、存储单元地址、容量单 位）
分类内存（ROM、RAM）、外存 存储器单位：
210 byte＝1K 210 K＝1M 210 M＝1G 210 G＝1T
然后移动小数点，使其在第1，2位之间 10100.10011=1.010010011×24
e=4于是得到： S=0, E=4+127=131, M=010010011
最后得到32位浮点数的二进制存储格式为：
01000001101001001100000000000000=(41A4C000)16
2020/4/3
11
数的机器码表示
一、数的机器码表示
真值:一般书写的数 机器码:机器中表示的数, 要解决在计算机内部数的
正、负符号和小数点运算问题。
原码 反码 补码 移码 原码-反码-补码
2020/4/3
12
十进制整数转换为二进制整数：用2连续去除十进制整数，直 到商为0为止，然后按照逆序排列每次的余数。
例如，将175D转换成二进制数：
所以，175D=10101111B
十进制小数转换为二进制小数规则：用2连续去乘取十进 制数的小数部分，直到乘积的小数部分等于0为止，然后按
照顺序排列每次乘积的的整数部分（先取得的整数为高位 例如，将0.3125D转换成二进制数：
所以，0.3125D = 0.0101B
2020/4/3
5
控制器的基本任务：按照一定的顺序一条接着一条取 指令、指令译码、执行指令。取指周期和执行周期
控制器完全可以区分开哪些是指令字，哪些是数据字。一 般来讲，取指周期中从内存读出的信息流是指令流，它流 向控制器；而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据 流，它由内存流向运算器。
2020/4/3
16
【例2-8】 已知下表中左面一栏有5个字节的数据。请分别用 奇校验和偶校验进行编码,填在右面2栏。
【解】 假定最低一位为校验位，其余高8位为数据位，列表 如下：
数据
1的个数
偶校验编码
奇校验编码
10101010
4
101010100 101010101
01010100
3
010101001 010101000
若精度为5位，则小数点后第6位为0，被舍去
所以：0.5627D=0.10010B
15
校验码
校验码（只介绍奇偶校验码） 引入：信息传输和处理过程中受到干扰和故障，容易出 错。 解决方法：是在有效信息中加入一些冗余信息（校验位） 奇偶校验位定义 只能检查出奇数位错；不能纠正错误
2020/4/3
注意：十进制小数常常不能准确换算为等值的二进制小 数，存在一定得换算误差 14
例如：
0.5627*2=1.1254
0.1254*2=0.2508
0.2508*2=0.5016
0.5016*2=1.0032
0.0032*2=0.0064
0.0064*2=0.0128
小数位始终达不到0。通常做法：根据精度要 求，截取一定的位数。
符号位不能直接参加加减运算，实现起来很麻烦
反码
符号位可以和数值位一起参加运算，但是符号位一旦有 进位，结果就会发生偏差
要采用循环进位法进行修正，即符号位的进位要加到最 低位上去
18
补码
运算时可以把符号位与数值位一起处理，显得很简单 只要最终运算结果不超出机器数允许的表示范围，运算
第一章 计算机系统概论
1、计算机系统的层次结构
2020/4/3
1
三、冯·诺依曼型计算机
存储程序 按地址自动执行
五大部件：包括控制器、运算器、存储器、 输入设备、输出设备
以运算器为中心
2020/4/3
2
计算机的硬件
冯·诺依曼型计算机
输入
存储器 运算器
控制器
数据信号 控制信号
输出 地址信号
2020/4/3
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
2020/4/3
10
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。
解:首先分别将整数和分数部分转换成二进制数： 20.59375=10100.10011
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第二章 运算方法和运算器
2.1数据与文字的表示 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浮点运算与浮点运算器
2020/4/3
返回 8
数据格式
3、IEEE754标准(规定了浮点数的表示格式,运 算规则等)
规则规定了单精度(32)和双精度(64)的基本格式. 规则中,尾数用原码,指数用移码(便于对阶和比较)
00000000
0
000000000 000000001
01111111
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011111111 011111110
11111111
8
111111110 111111111
从中看出，校验位的值取0还是取1，是由数据位中1的个
数决定的
2020年4月3日星期五
17
定点加、减法运算属于算术运算，要考虑参加 运算数据的符号和编码格式
2020/4/3
9
数据格式
例1点若数浮的点十数进x的制7数5值4标。准存储格式为(41360000)16，求其浮
解：将16进制数展开后，可得二制数格式为
0 100 00010 011 0110 0000 0000 0000 0000
S 阶码(8位)
尾数(23位)
指数e=阶码-127=10000010-01111111=00000011=(3)10 包括隐藏位1的尾数
6
输入设备：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部 所能接收和识别的二进制信息形式
输出设备：把计算机处理的结果变换为人或其他机器设备 所能接收和识别的信息形式
适配器：它使得被连接的外围设备通过系统总线与主机进 行联系，以便使主机和外围设备并行协调地工作
总线：构成计算机系统的骨架，是多个系统部件之间进行 数据传送的公共通路。 总之，现代电子计算机是由运算器、存储器、控制器、 适配器、总线和输入/输出设备组成的。这也是人们常说的 计算机硬件。
3
四、运算器
算术运算和逻辑运算
在计算机中参与运算的数 是二进制的
运算器的长度一般是8、 16、32或64位
运算电路单元
寄存器B
Байду номын сангаас
累加器A
2020/4/3
4
五、存储器
存储数据和程序（指令）
容量（存储单元、存储单元地址、容量单 位）
分类内存（ROM、RAM）、外存 存储器单位：
210 byte＝1K 210 K＝1M 210 M＝1G 210 G＝1T
然后移动小数点，使其在第1，2位之间 10100.10011=1.010010011×24
e=4于是得到： S=0, E=4+127=131, M=010010011
最后得到32位浮点数的二进制存储格式为：
01000001101001001100000000000000=(41A4C000)16
2020/4/3
11
数的机器码表示
一、数的机器码表示
真值:一般书写的数 机器码:机器中表示的数, 要解决在计算机内部数的
正、负符号和小数点运算问题。
原码 反码 补码 移码 原码-反码-补码
2020/4/3
12
十进制整数转换为二进制整数：用2连续去除十进制整数，直 到商为0为止，然后按照逆序排列每次的余数。
例如，将175D转换成二进制数：
所以，175D=10101111B
十进制小数转换为二进制小数规则：用2连续去乘取十进 制数的小数部分，直到乘积的小数部分等于0为止，然后按
照顺序排列每次乘积的的整数部分（先取得的整数为高位 例如，将0.3125D转换成二进制数：
所以，0.3125D = 0.0101B
2020/4/3
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控制器的基本任务：按照一定的顺序一条接着一条取 指令、指令译码、执行指令。取指周期和执行周期
控制器完全可以区分开哪些是指令字，哪些是数据字。一 般来讲，取指周期中从内存读出的信息流是指令流，它流 向控制器；而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据 流，它由内存流向运算器。
2020/4/3
16
【例2-8】 已知下表中左面一栏有5个字节的数据。请分别用 奇校验和偶校验进行编码,填在右面2栏。
【解】 假定最低一位为校验位，其余高8位为数据位，列表 如下：
数据
1的个数
偶校验编码
奇校验编码
10101010
4
101010100 101010101
01010100
3
010101001 010101000
若精度为5位，则小数点后第6位为0，被舍去
所以：0.5627D=0.10010B
15
校验码
校验码（只介绍奇偶校验码） 引入：信息传输和处理过程中受到干扰和故障，容易出 错。 解决方法：是在有效信息中加入一些冗余信息（校验位） 奇偶校验位定义 只能检查出奇数位错；不能纠正错误
2020/4/3
注意：十进制小数常常不能准确换算为等值的二进制小 数，存在一定得换算误差 14
例如：
0.5627*2=1.1254
0.1254*2=0.2508
0.2508*2=0.5016
0.5016*2=1.0032
0.0032*2=0.0064
0.0064*2=0.0128
小数位始终达不到0。通常做法：根据精度要 求，截取一定的位数。