计算机组成与结构概念整理.docVIP

第一章 A计算机的结构和功能 a.冯·诺依曼机器结构: 1.计算机应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五个基本部件组成。 2.各基本部件的功能是： 存储器--不仅能存放数据，而且也能存放指令，形式上两者没有区别，但计算机应能区分数据还是指令；在执行程序时，在取指令阶段，从存储器取出的是指令存放在CPU的指令寄存器IR中，在执行指令阶段，从存储器取出的是数据。 运算器--能进行加/减/乘/除四种基本算术运算，并且也能进行一些逻辑运算和附加运算； 操作人员--可以通过输入设备、输出设备和主机进行通信。 3.内部以二进制表示指令和数据。每条指令由操作码和地址码两部分组成。操作码指出操作类型，地址码指出操作数的地址。由一串指令组成程序。 4.采用“存储程序”工作方式。 b.“存储程序”概念: 存储程序是指在用计算机解题之前事先编制好程序，并连同所需的数据预先存入主存储器中。在解题（运行程序）过程中，有控制器按照事先编好并存入主存储器中的程序自动地、连续地从存储器中依次取出指令执行，直到获得所要求的结果为止。 B计算机系统层次结构的概念 a.硬件：cpu、主机、外设 硬件：就是组成计算机的元器件、各类部件、设备以及设计与实现技术。也即计算机的组成结构，五大组成部件的设计与实现。 cpu：计算机中，运算器、控制器和高速缓冲存储器合称为中央处理器（CPU）。 主机：CPU、存储器、输入输出接口和系统总线组装在一起称为主机。 外设：输入设备和输出设备统称为输入输出设备，也称为外部设备，及外设。 b.软件：系统软件、应用软件 软件：是计算机系统中各种程序及其文档的总称。 应用软件：为各类用户使用计算机而开发的各种应用程序。如：办公自动化软件，计算机辅助设计和辅助制造（CAD/CAM），各种计算机图形、图像应用软件，计算机实时控制软件，事务处理、信息处理软件，科学计算程序，多媒体软件等 系统软件（含各种支撑软件）：操作系统、高级语言的编译解释程序、各种实用程序等 第二章 A数值数据的表示：进位制→定浮点→编码表示(原、反、补、移码) 已知一数的真值，求该数的原、反、补码表示 1．原码表示法 规则：符号位后跟真值的绝对值。故也称“符号-绝对值”表示法 。 ① 定点负整数：[X T]原= 1x2 n + |XT| （-2 n XT≤0，n为原码数值部分的位数） ② 定点负小数：[XT]原=1+|XT| （-1XT≤0） ③ 原码0有两种表示形式： [+0]原=0 00...0 [-0]原=1 00...0 2．补码表示法 规则：符号位后跟真值的模2补码。故也称符号-2补码表示法。 （1）模运算的概念 机器数的位数有限，n位二进制数只能表示2n个不同的数。 计算机一般保留低n位，舍弃高位。这样，会产生两种结果： ① 剩下的低n位数不能正确表示运算结果。这种情况下，意味着运算的结果已超出了计算机能表达的范围，我们称此时发生了“溢出” 现象。 ② 剩下的低n位数能正确表达计算结果，也即高位的舍去并不影响其运算结果。 （2）补码的定义 根据同余概念和数的互补关系，可引出补码的表示法： 一个负数的补码应等于模与该数绝对值之差，或模加上该数。即: 某负数XT的补码为：[XT]补= M - |XT| (mod M) = M+ XT (mod M) 对于任意一数XT （正或负数），补码的一般定义为： [XT]补= M+ XT (mod M) 假定补码的位数为n（其中符号占1位，数值部分占n-1位） 则补码表示的定义如下： ① 定点负整数：[XT]补=2n-|XT| （-2n-1 ≤XT≤0，mod 2n） ② 定点负小数：[XT]补=2- |XT| （-1≤XT≤0，mod 2） ③ 补码0的表示是唯一的：[+0]补=0 0...0 [-0]补= 2n -0=1 00...0=0 0...0 (mod 2n) 3．反码表示法 负数的反码表示：符号为1，数值部分各位求反。 也即：在相应的补码表示基础上末尾减1。 定义： 假定反码的位数为n（其中符号占1位，数值部分占n-1位）， 则反码表示的定义如下： ① 定点负整数：[XT]反=(2n –1)-|XT| =(2n –1)+ XT (-2n-1XT≤0，mod 2n-1) ② 定点负小数：[XT]反=(2-2 – (n-1) )-|XT| =(