计算机组成原理复习：对阶尾数相减与层次结构解析

"该资源是华工计算机组成复习的PPT上部分，主要涉及计算机系统的层次结构、通用计算机分类以及计算机体系结构、组成和实现的物理概念。在讲解计算过程中，提到了对阶后尾数相减的浮点运算方法，并涉及到舍入处理。" 在计算机科学中，浮点运算在处理数值计算时尤为重要，尤其是在科学计算和工程应用中。在进行浮点数的减法运算时，"将对阶后的尾数相减"是一个关键步骤。对阶是指确保两个浮点数的指数相同，以便它们的尾数可以相减。在这个过程中，可能会涉及到尾数的舍入处理，例如描述中提到的"朝0舍入"，这是一种常见的舍入策略，即当结果处于中间值时，选择更接近于零的值。 在示例中，我们有两个浮点数表示为[x-y]浮和[-y]浮，它们在对阶后分别具有相同的指数，然后将它们的尾数相减。具体计算过程如下： 1. 将[x-y]浮的尾数0.110000与[-y]浮的尾数0.011110相加，得到0.110000。 2. 接着，将[x-y]浮的表示转换为二进制形式，得到11 110，0.110000。 3. 对应地，[-y]浮的表示为11 110，0.011110。 4. 将这两个二进制表示相减，得到0.010010（1）。 这里展示了浮点数减法规则的简化版本，实际的浮点运算会更为复杂，需要考虑浮点数的规格化、溢出、下溢等条件，并且在现代计算机中通常由硬件直接处理。 计算机系统的层次结构分为五个层次，从底层到高层分别是数字逻辑层、微体系结构层、指令系统层、操作系统层和高级语言层。每一层都负责不同的任务，从最底层的数字逻辑处理信息，到最顶层的高级语言编译程序支持用户编写和执行程序。 计算机体系结构是机器程序员看到的传统机器级别的属性，它定义了软硬件之间的接口。而计算机组成则关注体系结构的逻辑实现，包括数据流、控制流的组成和逻辑设计。最后，计算机实现则关注物理层面的细节，如器件选择、集成度和速度等。 从冯·诺依曼计算机模型的演变可以看出，早期的计算机以运算器为中心，而后来发展为以存储器为中心，通过并行处理和其他优化手段提升了计算机的性能。这种进步反映了计算机技术从单一处理器向多核、分布式计算的转变。