计算机组成原理

复习 20190630 一、 原码、补码、反码、移码 真值(十进制数) 转换为真值(二进制数)最好补全为八位，对应的原码就是将最高位写成符号位(还是八位) 具体思维导图如下： 原码求补码的简便方法：除符号位之外，从最低位开始，遇第一个1之前的各位保持不变，其余各位按位取反 进制之间的转换，思维导图如下： 二、补码加减法 补码加法公式：[X]补 + [Y]补 = [X+Y]补 ( mod 2n+1) 定理： 任意两数补码之和等于该两数之和的补码 2. 补码的乘法和除法就是将[X]的补码向左或者右移位一次，符号位移走之后照原来的补上， 这就是算术移位。 算术移位： 由[X]补求[X/2]补 — [X]补 = 10101000 — [X/2]补 = 1 1010100 0 3. 补码的减法公式：[X — Y]补 = [X]补 — [Y]补 = [X]补 + [—Y]补 又知道，[—Y]补 等于[Y]补 取反，末位加1，所以可化为加法运算 4. 注意检测溢出，单双符号位 三、 定点运算器 1. 逻辑运算 (1). 逻辑非 逻辑非又叫求反，按位取反 (2). 逻辑加 逻辑加又叫逻辑或，常用+来表示 (3). 逻辑乘 逻辑乘又叫逻辑与，常用 。来表示 (4). 逻辑异 对两数进行逻辑异就是按位求他们的模2和，所以逻辑异又称为按位加，常用记号 来表示 2. 多功能算术/逻辑运算单元ALU (1)

I:原码，补码和反码 1. 在计算机系统中，数值一律用 补码 来存储 使用补码，可以将符号位和其他位统一处理；同时减法也可按加法处理。 两个用补码表示的数相加是，如果最高位（符号位）有进位，则进位被抛弃。 2.正数的补码和原码相同 3.负数的补码：符号位为1，其余位为原码按位取反，然后整个数+1 4.已知补码求原码： 负数：（符号位）为1，其余各位取反，然后整个数+1 5.模： 　　一个计量系统的计数范围，时钟的计量范围是0～11，模=12 　　模实质上说计量器产生“溢出”的量，它的值在计量器表示不出来，计量器上只能给你表示出模的余数。 任何有模的计量器，均可减法为加法运算。 例如当前时间是6点，但时钟指向10点，那么可以倒拨4的小时 10 - 4 = 6；也可以顺拨8个小时 （10 +8）%12 = 6 ，对于模而言，8和4互为补数，两者相加等于模。 Int32 a = -1 使用Convert.ToString()方法转换为字符串时，会转换成一个32位长度的字符串 11111111111111111111111111111111 对这里还是不明白。首位为1（负号）后面取反？写个小东西验证一下。 namespace SchedulerEngine{ public partial class MainPage : UserControl { public MainPage() {

I/O 系统基本概念 I/O 系统中的几个基本概念如下： 外部设备。包括输入/输出设备及通过输入。输出接口才能访问的外存储结构。 接口。在各个外设与主机之间传输数据时进行各种协调工作的逻辑部件。协调包括传输过程中速度的匹配、电平和格式转换等。 输入设备，用于向计算机系统输入命令和文本、数据等信息的部件。键盘和鼠标是最基本的输入设备。 输出设备。用于将计算机系统中的信息输出到计算机外部进行显示、交换等的部件。显示器和打印机是最基本的输出设备。 外存设备。指除计算机内存及 CPU 缓存等外的存储器。硬磁盘、光盘等是最基本的外存设备。 一般来说，I/O 系统由 I/O 软件和 I/O 硬件两部分构成： I/O 软件。包括驱动程序、用户程序、管理程序、升级补丁等。通常采用 I/O 指令和通道指令实现 CPU 与 I/O 设备的信息交换。 I/O 硬件。包括外部设备、设备控制器和接口、I/O 总线等。通过设备控制器来控制 I/O 设备的具体动作：通过 I/O 接口与主机（总线）相连。 在输入/输出系统中，经常需要进行大量的数据传输，而传输过程中有各种不同的 I/O 控制方式，基本的控制方式有以下 4 种： 程序查询方式。由 CPU 通过程序不断查询 I/O 设备是否已经做好准备，从而控制 I/O 设备与主机交换信息。 程序中断方式。只在 I/O 设备准备就绪并向 CPU

title: 计算机组成原理复习 date: 2018-06-28 14:08:04 tags: 课程学习 1.计算机硬件包括：输入设备，输出设备，运算器，控制器，存储器 2.计算机软件一般分为两大类：一类应用软件，另一类叫系统软件，操作系统属于系统软件类 3.第一代计算机的逻辑部件采用的是电子管，1946-1957年； 第二代计算机的逻辑部件采用的是晶体管，1958-1964年； 第三代计算机的逻辑部件采用的是中小规模集成电路，1965-1971年； 第四代计算机的逻辑部件采用的是大规模及超大规模集成电路，1972至今 4.计算机系统由硬件系统和软件系统构成。 5.计算机系统的三个层次结构由内到外分别是硬件系统，软件系统和应用软件 6.用高级语言编写的程序称为源 程序，经编译程序或解释程序翻译后称为 目标程序 7.将源程序翻译成目标程序的软件是编译器或编译程序 8.程序设计语言一般分为3类：机器语言，汇编语言，高级语言 9.编译方式是使用编译程序把源程序编译成机器代码的 目标程序 ，并以机器程序 的形式保留 10.简要说明计算机系统的层次结构？ 计算机系统具有层次性，它由多级层次结构组成。从功能上计算机系统可分为五个层次级别： 第一级是微程序设计级。这是一个硬件级，它由机器硬件直接执行微指令。 第二级是一般机器级，也称为机器语言级。它由微程序解释机器指令系统.这一级是硬件级。

2-1 设机器数的字长为 8 位（含 1 为符号位），分别写成下列各二进制数的原码、补码和反码。 0 ， -0 ， 0.1000 ， -0.1000 ， 0.1111 ， -0.1111 ， 1101 ， -1101 ____________________________________________ 真值 原码 补码 反码 ----------------------------------------------------------------- 0 00000000 00000000 00000000 -0 10000000 00000000 11111111 0.1000 0.1000000 0.1000000 0.1000000 -0.1000 1.1000000 1.1000000 1.0111111 0.1111 0.1111000 0.1111000 0.1111000 -0.1111 1.1111000 1.0001000 1.0000111 1101 00001101 00001101 00001101 -1101 10001101 11110011 11110010 ------------------------------------------------------------------ 2-2 写出下列各数的原码、补码和反码 7/16, 4

1.　冯•诺依曼计算机的特点主要有： （1） 计算机由运算器，控制器、存储器和输入/输出设备五大部件构成 ，缺少任何一个部件都无法正常工作 （2） 指令和数据都以同等地位存放在存储器中 ，并可按地址访问。 （3）指令和数据都均以 二进制形式表示 （4） 指令在存储器中按顺序存放 。通常，指令是顺序执行的。在特殊情况下，可根据运算结果或指定的条件改变运算顺序。 （5） 指令由操作码和地址码组成 。操作码表示操作的性质，地址码表示操作数在存储器中的位置 （6） 机器以运算器为中心。 2.计算机系统的层次结构 计算机系统层次结构，指的是计算机系统由 硬件和软件 两大部分所构成，而如果 按功能再细分 ，可分为 7层 。 3.计算机各种性能指标之间的关系 总线的技术指标： 1. 总线的带宽 （ 总线数据传输率 ）：总线带宽是指单位时间内总线上传输的数据量 2. 总线位宽：总线能同时传输的二进制位数 ，或数据总线的位数。 3.总线的工作频率：总线工作频率单位以MHz为单位，工作频率越高总线工作速率越快，总线带宽越宽。 4.各种性能指标之间的关系p19 计算机性能的定义： 吞吐率和响应时间 是考量一个计算机系统性能的基本指标。 吞吐率表示在单位时间内所完成的工作量 。在有些场合，吞吐率也可以称为带宽。 响应时间也被称为执行时间或等待时间 ，是指从作业在CPU上执行所用的时间外，还包括磁盘访问时间

1.假定用若干个16Kx1位的存储器芯片组成一个64Kx8位的存储器，芯片内各单元连续编址，则地址BFF0H所在的芯片的最小地址是（C） A.40000H B.60000H C.8000H D.0000H 2.假设一个同步总线的工作频率为33MHZ，总线有32位数据线，每个总线时钟传输一次数据，则该总线的最大数据传输率为（B） A.66MB/s B.132MB/s C.528MB/s D.1056MB/s 3.假设某条指令的一个操作数采用一次间接寻址方式，指令中给出的地址码为1200H，地址1200H中的内容为12FCH，地址12FCH中的内容为38B8H，地址38B8H中的内容为88F9H，则该操作数为（） A.1200H B.12FCH C.38B8F D.88F9H 4.相联存储器是按（B）进行寻址访问的寄存器 A.地址指定方式 B.内容指定方式 C.堆栈访问方式 D.队列访问方式 5.假定某程序p由一个100条指令构成的循环组成，该循环共执行50次，在某系统S中执行程序p花了20000个时钟周期，则系统S在执行程序p时CPI是多少？ 在20000个时钟周期中共执行100x50=5000条指令，CPI=20000/5000=4 CPI：执行每一条指令所花的时钟周期数 CPI=执行指令所花的时钟周期数/执行了多少条指令 6.设某机主存容量为16MB，Cache容量为16KB

多功能ALU设计实验 一、实验目的与要求 实验目的： （1）学习多功能ALU的工作原理，掌握运算器的设计方法 （2）掌握运用Verilog HDL 进行行为描述与建模的技巧和方法 实验要求：本实验要求设计一个具有8种运算功能的32位ALU，并能够产生运算结果的标志：结果为零标志ZF(Zero Flag)、溢出标志OF(Overflow Flag)。ALU通过3根控制线ALU_OP[2:0]来选择其8种功能。 功能表： ALU_OP[2:0] ALU_OP[2:0] 功能说明 0000 and 按位与运算 0001 or 按位或运 0010 xor 按位异或运算 0011 nor 按位或非运算 0100 add 算术加运算 0101 sub 算术减运算 0110 slt 若A<B，则输出1;否则输出0 0111 sll B逻辑左移A所指定的位数 二、实验设计与程序代码 module ALU ( OP , A , B , F , ZF , CF , OF , SF , PF ) ; parameter SIZE = 32 ; //运算位数 input [ 3 : 0 ] OP ; //运算操作 input [ SIZE : 1 ] A ; //左运算数 input [ SIZE : 1 ] B ; //右运算数 output [ SIZE : 1 ] F ; //运算结果 output

第二章： 1.在用补码阵列乘法器，求乘积x*y 时，如果是负值 为什么要取反？ 2.溢出判断 为什么要还原 3.浮点运算方法 x+y x-y 浮点运算方法 X*Y 4.不恢复余数除法 来源： CSDN 作者： ao_mike 链接： https://blog.csdn.net/ao_mike/article/details/103465486

原文地址： https://www.imooc.com/article/16813?block_id=tuijian_wz 我的总结：太多地方说负数的补码=反码+1，理解了这篇文章之后，发现，这仅仅是个巧合，补码和反码有关系，但是没有直接关系。 本文从原码讲起。通过简述原码，反码和补码存在的作用，加深对补码的认识。力争让你对补码的概念不再局限于： 负数的补码等于反码加一 。 接触过计算机或电子信息相关课程的同学，应该都或多或少看过补码这哥仨。每次都是在课本的最前几页，来上这么一段： 什么反码是原码除符号位，按位取反。补码等于反码加一。 然后给整得莫名其妙，稀里糊涂地，接着就是翻页，反正后面的内容也跟三码没多大关系。 我原来也是看了好几遍都没看懂。古人云：事不过三。学C语言的时候，看过一次。不懂？看《计算机基本组成原理》的时候看过，还是不懂！到了大三，上《单片微机原理与接口技术》的时候仍旧是不懂。到了期末，复习的时候，和宿舍的人瞎聊。说讲讲这些码呀，我说我也不是很清楚呀。然后就一边说怎么求码，一边算。玩着玩着，突然就明白了。我说好，打住。不说了，放假我在好好整理下思路，于是就有了这篇额。。算讨论帖吧。 好了，废话不多说。开始我们的原码，反码，补码之旅。 （一）预备知识 认识二进制，十六进制。会二进制与十进制的相互转化运算 由计算机的硬件决定，任何存储于计算机中的数据，其