蒋本珊_____计算机组成原理课件
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第1章概论(终)计算机组成原理蒋本珊第二版课件中国计算机学会“21世纪大学本科计算机专业系列教材”计算机组成原理蒋本珊编著第2章数据的机器层次表示1计算机组成原理蒋本珊第二版课件第2章数据的机器层次表示2第2章数据的机器层次表示计算机组成原理蒋本珊第二版课件数据是计算机加工和处理的对象,数据的机器层次表示将直接影响到计算机的结构和性能。
本章主要介绍无符号数和带符号数的表示方法、数的定点与浮点表示方法、字符和汉字的编码方法、数据校验码等。
熟悉和掌握本章的内容,是学习计算机原理的最基本要求。
第2章数据的机器层次表示计算机组成原理蒋本珊第二版课件本章学习内容2.1 数值数据的表示 2.2 机器数的定点表示和浮点表示 2.3 非数值数据的表示 2.4 十进制数和数串的表示 2.5 现代微型计算机中的数据表示举例 2.6 数据校验码4第2章数据的机器层次表示计算机组成原理蒋本珊第二版课件本章学习要求了解:无符号数与带符号数,真值和机器数等概念掌握:原码、补码、反码表示法以及三种码制与真值之间的转换方法掌握:定点数和浮点数的表示范围理解:浮点数阶码的移码了解:IEEE754浮点数标准掌握:常见的字符编码方法( ASCII 码)、汉字国标码、区位码、机内码掌握:8241码、2421码和余3码掌握:奇偶校验位及其形成方法了解:海明校验码和循环冗余校验码 5第2章数据的机器层次表示计算机组成原理蒋本珊第二版课件2.1 数值数据的表示在计算机中,采用数字化方式来表示数据,数据有无符号数和带符号数之分,其中带符号数根据其编码的不同又有原码、补码和反码3种形式。
第2章数据的机器层次表示计算机组成原理蒋本珊第二版课件2.1.1 计算机中的数值数据二进制数:后缀 B 八进制数:后缀Q 十进制数:后缀D或省略后缀十六进制数:后缀H第2章数据的机器层次表示计算机组成原理蒋本珊第二版课件2.1.2 无符号数和带符号数无符号数,就是整个机器字长的全部二进制位均表示数值位(没有符号位), 相当于数的绝对值。
第四章1.证明在全加器里,进位传递函数。
解:并行加法器中的每一个全加器都有一个从低位送来的进位和一个传送给较高位的进位。
进位表达式为欲证明,也就是要证明用卡诺图法,图4-10(a)和4-10(b)分别是两个逻辑表达式的卡诺图。
两个卡诺图相同,两个逻辑表达式就相等,则进位传递函数的两种形式相等。
2.某加法器采用组内并行、组间并行的进位链,4位一组,写出进位信号C6的逻辑表达式。
3.设计一个9位先行进位加法器,每3位为一组,采用两级先行进位线路。
4.已知X 和Y ,试用它们的变形补码计算出X +Y ,并指出结果是否溢出。
(1)X =0.11011,Y =0.11111(2)X =0.11011,Y =-0.10101(3)X =-0.10110,Y =-0.00001(4)X =-0.11011,Y =0.111105.已知X 和Y ,试用它们的变形补码计算出X -Y ,并指出结果是否溢出。
(1)X =0.11011,Y =-0.11111(2)X =0.10111,Y =0.11011(3)X =0.11011,Y =-0.10011(4)X =-0.10110,Y =-0.0000197.设下列数据长8位,包括1位符号位,采用补码表示,分别写出每个数据右移或左移2位之后的结果。
(1)0.1100100(2)1.0011001(3)1.1100110(4)1.00001118.分别用原码乘法和补码乘法计算X ×Y 。
(1)X =0.11011,Y =-0.11111(2)X =-0.11010,Y =-0.01110(2)X ×Y =0.0101101100,过程略。
9.根据补码两位乘法规则推导出补码3位乘法的规则。
解:先根据补码1位乘法推出补码2位乘法规则,再根据补码2位乘法推出补码3位乘法规则。
10.分别用原码和补码加减交替法计算X ÷Y 。
(1)X =0.10101,Y =0.11011(2)X =-0.10101,Y =0.11011(3)X =0.10001,Y =-0.10110(4)X =-0.10110,Y =-0.1101111.设浮点数的阶码和尾数部分均用补码表示,按照浮点数的运算规则,计算下列各题:12.设浮点数的阶码和尾数部分均用补码表示,按照浮点数的运算规则,计算下列各题:13.用流程图描述浮点除法运算的算法步骤。
计算机组成原理第六章《计算机组成原理》是由蒋本珊编著,2004年清华大学出版社出版的21世纪大学本科计算机专业系列教材。
该书可作为高等院校计算机及相关专业“计算机组成原理”课程的教材,也可供从事计算机工作的工程技术人员参考。
该书介绍了计算机的基本组成原理和内部工作机制。
全书共分8章,主要内容分成两个部分:第1、2章介绍了计算机的基础知识;第3-8章介绍了计算机的各子系统(包括运算器、存储器、控制器、外部设备和输入输出子系统等)的基本组成原理、设计方法、相互关系以及各子系统互相连接构成整机系统的技术。
第1章概论11.1电子计算机与存储程序控制11.1.1电子计算机的发展11.1.2存储程序概念21.2计算机的硬件组成31.2.1计算机的主要部件41.2.2计算机的总线结构51.2.3大、中型计算机的典型结构61.2.4不同对象观察到的计算机硬件系统71.3计算机系统91.3.1硬件与软件的关系91.3.2系列机和软件兼容101.3.3计算机系统的多层次结构101.3.4实际机器和虚拟机器121.4计算机的工作过程和主要性能指标121.4.1计算机的工作过程121.4.2计算机的主要性能指标13习题15第2章数据的机器层次表示162.1数值数据的表示162.1.1计算机中的数值数据162.1.2无符号数和带符号数172.1.3原码表示法172.1.4补码表示法182.1.5反码表示法202.1.6三种码制的比较与转换212.2机器数的定点表示与浮点表示222.2.1定点表示法222.2.2浮点表示法242.2.3浮点数阶码的移码表示法262.2.4定点、浮点表示法与定点、浮点计算机282.2.5浮点数尾数的基数292.2.6实用浮点数举例302.3非数值数据的表示322.3.1字符和字符串的表示322.3.2汉字的表示342.3.3统一代码362.4十进制数和数串的表示362.4.1十进制数的编码372.4.2十进制数串382.5现代微型计算机系统中的数据表示举例392.6数据校验码412.6.1奇偶校验码412.6.2海明校验码442.6.3循环冗余校验码47习题49第3章指令系统523.1指令格式523.1.1机器指令的基本格式523.1.2地址码结构533.1.3指令的操作码553.2寻址技术573.2.1编址方式583.2.2指令寻址和数据寻址593.2.3基本的数据寻址方式593.2.4变型或组合寻址方式653.3堆栈与堆栈操作683.3.1堆栈结构683.3.2堆栈操作703.4指令类型703.4.1数据传送类指令703.4.2运算类指令713.4.3程序控制类指令733.4.4输入输出类指令743.4.580x86指令系统举例75习题78第4章数值的机器运算814.1基本算术运算的实现814.1.1加法器814.1.2进位的产生和传递824.1.3并行加法器的快速进位834.2定点加减运算864.2.1原码加减运算864.2.2补码加减运算874.2.3补码的溢出判断与检测方法894.2.4补码定点加减运算的实现914.3带符号数的移位和舍入操作924.3.1带符号数的移位操作934.3.2带符号数的舍入操作944.4定点乘法运算954.4.1原码一位乘法954.4.2补码。
第五章1.如何区别存储器和寄存器?两者是一回事的说法对吗?解:存储器和寄存器不是一回事。
存储器在CPU 的外边,专门用来存放程序和数据,访问存储器的速度较慢。
寄存器属于CPU 的一部分,访问寄存器的速度很快。
2.存储器的主要功能是什么?为什么要把存储系统分成若干个不同层次?主要有哪些层次?解:存储器的主要功能是用来保存程序和数据。
存储系统是由几个容量、速度和价格各不相同的存储器用硬件、软件、硬件与软件相结合的方法连接起来的系统。
把存储系统分成若干个不同层次的目的是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。
由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次,其中高速缓存和主存间称为Cache -主存存储层次(Cache 存储系统);主存和辅存间称为主存—辅存存储层次(虚拟存储系统)。
3.什么是半导体存储器?它有什么特点?解:采用半导体器件制造的存储器,主要有MOS 型存储器和双极型存储器两大类。
半导体存储器具有容量大、速度快、体积小、可靠性高等特点。
半导体随机存储器存储的信息会因为断电而丢失。
4.SRAM 记忆单元电路的工作原理是什么?它和DRAM 记忆单元电路相比有何异同点?解:SRAM 记忆单元由6个MOS 管组成,利用双稳态触发器来存储信息,可以对其进行读或写,只要电源不断电,信息将可保留。
DRAM记忆单元可以由4个和单个MOS管组成,利用栅极电容存储信息,需要定时刷新。
5.动态RAM 为什么要刷新?一般有几种刷新方式?各有什么优缺点?解:DRAM 记忆单元是通过栅极电容上存储的电荷来暂存信息的,由于电容上的电荷会随着时间的推移被逐渐泄放掉,因此每隔一定的时间必须向栅极电容补充一次电荷,这个过程就叫做刷新。
常见的刷新方式有集中式、分散式和异步式3种。
集中方式的特点是读写操作时不受刷新工作的影响,系统的存取速度比较高;但有死区,而且存储容量越大,死区就越长。
分散方式的特点是没有死区;但它加长了系统的存取周期,降低了整机的速度,且刷新过于频繁,没有充分利用所允许的最大刷新间隔。