机器数详解:正负数表示方法与计算机组成原理要点

需积分: 50 8 下载量 69 浏览量 更新于2024-08-20 收藏 5.22MB PPT 举报
在计算机组成原理的学习中,理解三种机器数是关键的知识点。首先,让我们来概述一下这些概念: 1. **原码、补码和反码**: - **正数**:对于正数,原码、补码和反码是相同的,它们都直接表示数值本身,没有符号位。 - **负数**:对于负数,情况有所不同。其符号位为1,表示数值的负号。原码中数值部分需进行取反然后末位加1的操作,这样可以确保加1后得到的是补码。而反码则是对数值部分取反,不加1。 2. **符号位与数值位**: - 在表示负数时,最高位(符号位)用于标记数字的正负,通常用逗号(整数)或点(小数)与其他数值部分隔开。在二进制表示中,符号位通常是最低有效位(LSB)。 3. **冯·诺依曼计算机体系结构**: - 计算机系统由硬件和软件两部分组成,遵循冯·诺依曼架构,即存储程序和数据的方式,强调存储器作为数据和指令的共同存放地。 - 指令由操作码和地址码构成,运算器为中心,执行算术和逻辑运算。 - 数据和指令以二进制形式存储,并通过地址寻址访问。 4. **存储器的组成**: - 存储器分为主存储器和辅助存储器,存储单元由存储体构成,每个单元有唯一的地址。存储器的基本组成包括存储器地址寄存器(MAR)、存储器数据寄存器(MDR),以及可能的其他如存储字长信息。 - 运算器则是执行算术和逻辑操作的核心部件,它包括算术逻辑单元(ALU)、累加器(Accumulator)和多路选择器(MQ)等组件。 5. **计算机工作过程**: - 计算机通过控制单元(CU)管理输入输出设备、存储器访问和指令执行。工作流程涉及地址译码、数据读取和写入,以及运算器对数据进行处理。 学习这三种机器数的目的是为了更好地理解和设计计算机内部的数据表示方式,特别是对于负数的表示,这是计算机运算的基础。同时,理解冯·诺依曼体系结构对于掌握计算机硬件与软件交互的原理至关重要。存储器和运算器的组成部分及操作过程则是理解计算机如何执行指令和处理数据的关键环节。