冯诺依曼计算机特征解析与信息表示

"计算机组成原理简答题.pdf" 计算机组成原理是计算机科学的重要基石，它涵盖了计算机硬件系统的各个核心组件以及信息的表示与处理。本资源包含了两章内容，分别是第一章概论和第二章计算机中的信息表示。 在第一章概论中，讨论了冯诺依曼计算机的基本特征。冯诺依曼体系结构的三个关键特点被强调：首先，信息以二进制形式表示；其次，采用存储程序的概念，即程序和数据一同存储在内存中，由控制器按顺序执行；最后，计算机硬件由五个主要部分构成，包括运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备。其中，运算器负责执行算术和逻辑运算，存储器存储指令和数据，控制器协调整个系统的操作，输入输出设备则用于数据的输入和输出。存储程序控制方式是现代计算机工作的基础，程序被预先存储，然后由控制器连续执行。 此外，提到了计算机内部存在控制信息流和数据信息流，这两者相互作用，控制信息流生成控制信号，指导数据信息的流向和处理。硬件和软件的功能逻辑等价性体现在，某些功能可以由硬件直接完成，也可以通过软件实现，如乘法运算既可以硬件直接处理，也可通过软件模拟的加法和移位操作实现。 第二章聚焦于计算机中的信息表示，特别是浮点数的规格化。规格化的目的是保持浮点数尾数的最高数值位为有效位，提高计算精度。通常采用向左规格化，即将尾数左移，同时阶码减1，直到满足规格化条件。非规格化数需要转换为规格化数，以确保计算的准确性。 计算机系统硬件与软件之间的界面主要是通过指令系统来体现的。指令系统定义了计算机能执行的操作和操作数的寻址方式，是软件编程和硬件执行之间的桥梁，反映了软硬件设计的交互。 关于堆栈操作，如果堆栈采用自底向上生成方式，压入操作时，新元素会被放在栈顶，而弹出操作则会移除栈顶的元素。这两种操作的顺序取决于具体的情境，例如，如果需要保存多个寄存器值以便进行子程序调用，可能需要先压入多个值，然后再逐一弹出以恢复现场。 这份资源详细阐述了计算机组成原理中的基本概念，包括冯诺依曼架构、信息表示、控制与数据流、硬件与软件的关系、浮点数规格化以及软硬件接口，对于理解和学习计算机原理非常有帮助。