【正文】 錯碼和糾錯碼。 第二章：運算方法和運算器 ? 漢字的表示方法 – 漢字的輸入編碼 ? 數(shù)字編碼：區(qū)位碼 ? 拼音碼 ? 字形編碼：五筆字型 – 漢字內(nèi)碼：存儲、交換、檢索等操作的機(jī)內(nèi)代碼 – 漢字字模碼：用點陣表示漢字字形代碼，是漢字的輸出形式 ? 校驗碼 – 計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送、存儲和操作過程中，都可能由于硬件故障、軟件錯誤和信息干擾等原因?qū)е聰?shù)據(jù)出錯。 第二章：運算方法和運算器 – 已知 [X]補(bǔ) ，求 [X]原 方法 對于正數(shù)： [X]原 =[X] 補(bǔ) 對于負(fù)數(shù)： [X]原 =[[X]補(bǔ) ]補(bǔ) – 已知 [X]補(bǔ) ，求 [－ X]補(bǔ) 的方法 將 [X] 補(bǔ) 連同符號位一起，各位變反，末位加 1； – 已知 [X]補(bǔ) ，求 [X/2]補(bǔ) 、 [X/4]補(bǔ) 的方法 將 [X] 補(bǔ) 連同符號位一起右移 1位，左邊補(bǔ) 1位與符號位相同的數(shù)碼，則得到 [X/2]補(bǔ) ；同理，若右移 2位，則得到 [X/4]補(bǔ) ； – 已知 [X]補(bǔ) ，求 [2X]補(bǔ) 、 [4X]補(bǔ) 的方法 將 [X]補(bǔ) 左移 1位，得到 [2X]補(bǔ) ，右邊補(bǔ) “ 0”； 若左移 2位，則得到 [4X]補(bǔ) 。 ? 壓縮的十進(jìn)制數(shù)串形式：一個字節(jié)存放 2個十進(jìn)制的數(shù)位，用于數(shù)值運算。 第二章：運算方法和運算器 ? 數(shù)據(jù)與文字的表示方法 – 數(shù)據(jù)格式： ? 定點數(shù)的表示方法 ? 浮點數(shù)的表示方法 ? IEEE754格式 – 32位 （ 1， 8， 23） ， x=(1)S () 2E127 – 64位 （ 1， 11， 52） ， x=(1)S () 2E1023 第二章：運算方法和運算器 ? 例題 1：若浮點數(shù) x的二進(jìn)制存儲格式為 (41360000)16，求此IEEE754格式 32 解 ： 將 16 0 100 0001 0011 0110 0000 0000 0000 0000 e=階碼 127=1000001001111111=00000011=(3)10 包括隱藏位 1的尾數(shù) = 0110 0000 0000 0000 0000= 于是有 x=(1)S 2e=+() 23 =+=()10 第二章：運算方法和運算器 ? 例題 2：將十進(jìn)制數(shù) 32位 IEEE754格式 浮點數(shù)的二 解 ： 首先分別將整數(shù)和分?jǐn)?shù)部分轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)： = 然后移動小數(shù)點，使其在第 1， 2位之間 = 24 e=4 于是得到： S=0, E=4+127=131, M=010010011 最后得到 32位浮點數(shù)的二進(jìn)制存儲格式為： 0100 0001 1010 0100 1100 0000 0000 0000 =(41A4C000)16 第二章：運算方法和運算器 ? 十進(jìn)制數(shù)串的表示方法 – 大多數(shù)通用性較強(qiáng)的計算機(jī)都能直接處理十進(jìn)制形式表示的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序用來簡化程序設(shè)計，簡化使用方法，提高計算機(jī)的使用效率，發(fā)揮和擴(kuò)大計算機(jī)的功能和用途，它包括： (1)各種服務(wù)性程序， (2)語言類程序，(3)操作系統(tǒng)， (4)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 第一章：計算機(jī)系統(tǒng)概論 ? 總結(jié) – 計算機(jī)的軟件是計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，也是計算機(jī)不同于一般電子設(shè)備的本質(zhì)所在。存儲程序按地址順序執(zhí)行，這是馮 歸納起來，在科學(xué)計算、自動控制、測量與測試、信息處理、教育衛(wèi)生、家用電器、人工智能等領(lǐng) – 計算機(jī)的硬件是由有形的電子器件等構(gòu)成的，它包括運算器、存儲器、控制器、適配器、輸入輸出設(shè)備。專用和通用是根據(jù)計算機(jī)的效率、速度、價格、運行的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性來劃分的。這一級由各種高級語言編譯程序支持和執(zhí)行 。 – 第四級是匯編語言級，它給程序人員提供一種符號形式語言，以減少程序編寫的復(fù)雜性。 – 第三級是操作系統(tǒng)級，它由操作系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。這是一個實在的硬件級，它由機(jī)器 – 第二級是一般機(jī)器級，也稱為機(jī)器語言級，它由微程序解釋機(jī)器指令系統(tǒng)。 第一章：計算機(jī)系統(tǒng)概論 ? 軟件的發(fā)展演變 – 機(jī)器語言 – 匯編語言 – 算法語言 – 操作系統(tǒng) – 第一章：計算機(jī)系統(tǒng)概論 ? 計算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) – 多級組成的計算機(jī)系統(tǒng)：計算機(jī)不能簡單地認(rèn)為是一種電子設(shè)備，而是一個十分復(fù)雜的硬、軟件結(jié)合而成的整體。它包括以下四類： (1)各種服務(wù)性程序，如診斷程序、排錯程序、練習(xí)程序等； (2)語言程序，如匯編程序、編譯程序、解釋程序等； (3)操作系統(tǒng)； (4)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 – 計算機(jī)軟件一般分為兩大類：一類叫系統(tǒng)程序，一類叫應(yīng)用程序。而 70年代以來，計算機(jī)的生產(chǎn)數(shù)量每年以 25%的速度遞增。由一片巨大規(guī)模集成電路實現(xiàn)的 “ 單片計算機(jī) ” 開始出現(xiàn)。由幾片大規(guī)模集成電路組成的 “ 微型計算機(jī) ” 開始出現(xiàn)。在此期間形成機(jī)種多樣化，生產(chǎn)系列化，使用系統(tǒng)化， “ 小型計算機(jī) ” 開始出現(xiàn)。 第一章：計算機(jī)系統(tǒng)概論 ? 第三代為 1965年開始的中小規(guī)模集成電路計算機(jī)。運算速度提高到幾萬次至幾十萬次，可靠性提高，體積縮小，成本降低。在此期間，形成了計算機(jī)的基本體系，確定了程序設(shè)計的基本方法， “ 數(shù)據(jù)處理機(jī) ” 開始得到應(yīng)用。 – 自從這臺計算機(jī)問世以來，從使用的器件角度來說，計算機(jī)的發(fā)展大致經(jīng)歷了五代的變化： ? 第一代為 1946年開始的電子管計算機(jī)。 第一章：計算機(jī)系統(tǒng)概論 ? 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的過去和未來 – 世界上第一臺電子數(shù)字計算機(jī)是 1946年在美國賓夕法尼亞大學(xué)制成的。系統(tǒng)總線是構(gòu)成計算機(jī)系統(tǒng)的骨架，是多個系統(tǒng)部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。一個典型的計算機(jī)系統(tǒng)具有各種類型的外圍設(shè)備，因而有各種類型的適配器，它使得被連接的外圍設(shè)備通過系統(tǒng)總線與主機(jī)進(jìn)行聯(lián)系，以便使主機(jī)和外圍設(shè)備并行協(xié)調(diào)地工作。適配器的作用相當(dāng)于一個轉(zhuǎn)換器。這些外圍設(shè)備有高速的也有低速的，有機(jī)電結(jié)構(gòu)的，也有全電子式的。 – 一般來講，取指周期中從內(nèi)存讀出的信息流是指令流，它流向控制器；而在執(zhí)行器周期中從內(nèi)存讀出的信息流是數(shù)據(jù)流，它由內(nèi)存流向運算器。指令和數(shù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)放在內(nèi)存中，從形式上看，它們都是二進(jìn)制數(shù)碼，似乎很難分清哪些是指令字，哪些是數(shù)據(jù)字。 第一章：計算機(jī)系統(tǒng)概論 – 指令流和數(shù)據(jù)流：由于計算機(jī)使用的信息既有指令又有數(shù)據(jù)，所以計算機(jī)字既可以代表指令，也可以代表數(shù)據(jù)。因此，控制器反復(fù)交替地處在取指周期與執(zhí)行周期之中。依次類推。控制器的基本任務(wù)基本任務(wù)，就是按照計算程序所排的指令序列，先從存儲器取出一條指令放到控制器中，對該指令的操作碼由譯碼器進(jìn)行分析判別，然后根據(jù)指令性質(zhì)，執(zhí)行這條指令，進(jìn)行相應(yīng)的操作。 – 專用和通用是根據(jù)計算機(jī)的效率、速度、價格、運行的經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性來劃分的。《 計算機(jī)組成原理 》 研究生入學(xué)考試考前輔導(dǎo) (for 2022) 北京郵電大學(xué) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 復(fù)習(xí)重點 ? 基本概念清晰、全面 ? 運算方法及運算器 ? 指令系統(tǒng) ? 存儲系統(tǒng) ? 中央處理器 ? 總線系統(tǒng) 復(fù)習(xí)要領(lǐng) ? 復(fù)習(xí)概念仔細(xì) ? 習(xí)題 ? 題型分析 ? 善于總結(jié) 幾點建議 ? 通讀教材 ? 題庫練習(xí) ? 舉一反三 題型介紹 ? 填空 ? 選擇填空 ? 簡答 ? 證明 ? 計算 ? 分析 ? 設(shè)計 主要內(nèi)容介紹 第一章：計算機(jī)系統(tǒng)概論 ? – 計算機(jī)的分類：電子數(shù)字計算機(jī)與電子模擬計算機(jī)。 – 數(shù)字計算機(jī)進(jìn)一步又可分為專用計算機(jī)和通用計算機(jī)。 – 通用計算機(jī)又可分巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)和單片機(jī)六類，它們的區(qū)別在于體積、簡易性、功率損耗、性能指標(biāo)、數(shù)據(jù)存儲容量、指令系統(tǒng)規(guī)模和機(jī)器價格， – 計算機(jī)的應(yīng)用：科學(xué)計算，自動控制，測量和測試，信息處理，教育和衛(wèi)生，家用電器，人工智能 第一章：計算機(jī)系統(tǒng)概論 ? – 數(shù)字計算機(jī)的硬件組成 :運算器、存儲器、控制器、適配器及輸入輸出設(shè)備 – 運算器：完成算術(shù)、邏輯運算 – 存儲器：存放程序和數(shù)據(jù)，又分為內(nèi)存儲器、外存儲器，KB,MB – 控制器：計算機(jī)的指揮中心。接著從存儲器取出第二條指令，再執(zhí)行這第二條指令。通常把取指令的一段時間稱作取指周期，而把執(zhí)行指令的一段時間叫做執(zhí)行周期。 – 通常把運算器和控制器合在一起稱為中央處理器，簡稱 CPU，而將 CPU和存儲器合在一起稱為主機(jī)。如果某字代表要處理的數(shù)據(jù)，則稱為數(shù)據(jù)字；如果某字為一條指令，則稱為指令字。然而控制器完全可以區(qū)分開哪些是指令字，哪些是數(shù)據(jù)字。 第一章：計算機(jī)系統(tǒng)概論 – 適配器與輸入輸出設(shè)備：計算機(jī)的輸入 /輸出設(shè)備通常稱為外圍設(shè)備。由于種類繁多且速度各異，因而它們不是直接地同高速工作的主機(jī)相連接，而是通過適配器部件與主機(jī)相聯(lián)系。它可以保證外圍設(shè)備用計算機(jī)系統(tǒng)特性所要求的形式發(fā)送或接收信息。 – 除了上述各部件外，計算機(jī)系統(tǒng)中還必須有總線。借助系統(tǒng)總線，計算機(jī)在各系統(tǒng)部件之間實現(xiàn)傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信息的操作。這臺機(jī)器用 了 18000多個電子管，占用長度超過 30米的房間，重量達(dá) 30噸，而運算速度只有 5000次 /秒。計算機(jī)運算速度一般為每秒幾千次至幾萬次，體積龐大，成本很高，可靠性較低。 ? 第二代為 1958年開始的晶體管計算機(jī)。在此期間， “ 工業(yè)控制機(jī) ” 開始得到應(yīng)用?？煽啃赃M(jìn)一步提高，體積進(jìn)一步縮小，成本進(jìn)一步下降，運算速度提高到幾十萬次至幾百萬次。 ? 第四代為 1971年開始的大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機(jī)，可靠性更進(jìn)一步提高，體積更進(jìn)一步縮小，成本更進(jìn)一步降低，速度提高到每秒幾百萬次至幾千萬次。 ? 第五代為 1986年開始的巨大規(guī)模集成電路計算機(jī)，運算速度提高到每秒幾億次至上百億次。 – 從 1946年計算機(jī)誕生以來，大約每隔五年運算速度提高 10倍，可靠性提高 10倍，成本降低 10倍，體積縮小 10倍。 第一章：計算機(jī)系統(tǒng)概論 ? 計算機(jī)的軟件 – 軟件的組成與分類：凡是用于一臺計算機(jī)的各種程序，統(tǒng)稱為這臺計算機(jī)的程序或軟件系統(tǒng)。 – 系統(tǒng)程序用來簡化程序設(shè)計，簡化使用方法，提高計算機(jī)的使用效率，發(fā)揮和擴(kuò)大計算機(jī)的功能及用途。 – 應(yīng)用程序是用戶利用計算機(jī)來解決某些問題 而編制的程 序，如工程設(shè)計程序、數(shù)據(jù)處理程序、自動控制程序、企業(yè)管理程序、情報檢索程序、科學(xué)計算程序等等。它通 – 第一級是微程序設(shè)計級。這一級也是硬件級。這些操作系統(tǒng)由機(jī)器指令和廣義指令組成，廣義指令是操作系統(tǒng)定義和解釋的軟件指令，所以這一級也稱為混合級。 – 第五級是高級語言級，它是面向用戶的，為方便用戶編寫應(yīng)用程序而設(shè)置的。 第一章：計算機(jī)系統(tǒng)概論 ? 總結(jié) – 習(xí)慣上所稱的“電子計算機(jī)”是指現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的電子數(shù)字計算機(jī)，它分為專用計算機(jī)和通用計算機(jī)兩大類。通用計算機(jī)又分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、單片機(jī)六類，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、性能、價格依次遞減 . – 計算機(jī)的生命力在于它的廣泛應(yīng)用，應(yīng)用的范圍幾乎涉及人類社會的所有領(lǐng)域。傳統(tǒng)上將運算器和控制器稱為 CPU，而將 CPU和存儲器稱為主機(jī)。諾依曼型計算機(jī)的工作原理，也是計算機(jī)自動化工作的關(guān)鍵。計算機(jī)軟件一般分為系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序兩大類。應(yīng)用程序是針對某一應(yīng)用 – 計算機(jī)系統(tǒng)是一個由硬件、軟件組成的多級層次結(jié)構(gòu)，它通常由微程序級、一般機(jī)器級、操作系統(tǒng)級、匯編語言級、高級語言級組成，每一級上都能進(jìn)行程序設(shè)計，且得到下面各級的支持。十進(jìn)制數(shù)串在計算機(jī)內(nèi)主要有 2種表示形式： ? 字符串形式：一個字節(jié)表示一個十進(jìn)制的數(shù)位或符號，用于非數(shù)值計算的場合。（ BCD碼和數(shù)字符的 ASCII碼的低 4位） 第二章：運算方法和運算器 ? 數(shù)的機(jī)器碼表示 – 原碼表示法 ? 數(shù)學(xué)定義 對于定點小數(shù) X=… .Xn，其原碼的數(shù)學(xué)定義為 [X]原 = X 當(dāng) 0≤ X1 [X]原 = 1 X=1+|X| 當(dāng) 1 X≤0 對于定點整數(shù) X=X0X1X2… .Xn，其原碼的數(shù)學(xué)定義為 [X]原 = X 當(dāng) 0≤ X2 n [X]原 = 2n X= 2n +|X| 當(dāng) 2n X≤0 ? 原碼機(jī)器中有＋ 0，－ 0之分 第二章：運算方法和運算器 – 補(bǔ)碼表示法 ? 數(shù)學(xué)定義 對于定點小數(shù) X=… .Xn，其補(bǔ)碼的數(shù)學(xué)定義為 [X]補(bǔ) = X 當(dāng) 0≤ X1 [X]補(bǔ) = 2+ X=2|X| 當(dāng) 1≤ X≤0 對于定點整數(shù) X=X0X1X2… .Xn，其補(bǔ)碼的數(shù)學(xué)定義為 [X]補(bǔ) = X 當(dāng) 0≤ X2 n [X]補(bǔ) = 2n+1+X= 2n+1|X| 當(dāng) 2n ≤ X≤0 ? 補(bǔ)碼情況下，無＋ 0，－ 0之分 ? [+0]補(bǔ) =… .0 ? [0]補(bǔ) =… .1+… 01=… .0 ? … .0是補(bǔ)碼表示中的最小負(fù)數(shù)，比 … .1更小。 例：若 [X]補(bǔ) = [2X]補(bǔ) = [4