计算机组成原理：二进制运算与存储程序方式

"这篇资料是关于计算机组成原理的讲解，主要涵盖了比较法算法以及计算机的基本概念、硬件组成和性能指标。课程由罗克露主讲，适合学习计算机组成原理的学生或从业者参考。" 正文: 在计算机科学中，比较法算法是进行数值计算的一种基本方法，尤其在二进制运算中具有重要意义。在提供的描述中，提到了比较法算法在进行部分积累加和过程中的四种情况，具体如下： 1. 当两个输入位都是0时，操作结果为1/2A补，这意味着没有发生进位，加和结果保持不变。 2. 如果高位是0，低位是1，操作结果为1/2(A补+X补)，表示有向左的进位。 3. 高位是1，低位是0时，操作结果为1/2(A补-X补)，表示有向右的借位。 4. 当两个输入位都是1时，操作结果再次回到1/2A补，此时会有进位，但因为是两个1相加，所以进位不会影响当前位的结果。 接下来，我们看到一个具体的运算实例，计算X=-0.1101和Y=-0.1011的乘积的补码形式。初始值设定为A=00.0000，B=X补=11.0011，-B=(-X)补=00.1101，C=Y补=1.0101。这个实例用于展示如何应用比较法算法来完成实际的运算过程。 计算机组成原理是理解计算机内部工作原理的基础。冯·诺依曼思想是现代计算机设计的核心，包括以下几个要点： 1. 采用二进制系统表示程序和数据，简化了硬件设计和计算过程。 2. 存储程序的概念，意味着程序和数据都被存储在相同的内存空间中，可以按需调用执行。 3. 计算机硬件由五个主要部分组成：存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备。其中，运算器负责数据处理，控制器则负责协调整个系统的运行。 在硬件组成中，CPU是核心组件，由运算器和控制器构成。运算器包括了ALU（算术逻辑单元），它能执行加法、减法等基本运算，并通过移位器和通用寄存器组协同工作。控制器则负责生成微命令，以控制整个计算机的执行流程。 1. 运算器的组成部分，如ALU，可以通过全加器实现加法操作，并通过进位链传递进位信号，通用寄存器组则用于暂存操作数和运算结果。 2. 控制器通常有两种基本的控制方式：组合逻辑控制和微程序控制。组合逻辑控制通过组合逻辑电路直接产生微命令，而微程序控制则利用微指令存储体来产生微命令序列。 通过这样的设计，计算机能够自动、连续地执行预先存储的程序，无论是串行执行还是并行处理，都能有效地执行复杂的计算任务。了解这些基本概念和原理对于理解和设计计算机系统至关重要。