冯•诺依曼计算机设计思想与存储程序原理解析

"计算机组成原理前3章课后习题参考答案-.doc" 计算机组成原理是计算机科学的基础课程，深入理解其内容对于理解计算机系统的工作原理至关重要。这份文档提供了白中英第五版《计算机组成原理》前3章的课后习题参考答案，涵盖了计算机系统概述、运算方法和运算器等主题。 1. **冯•诺依曼型计算机设计思想与结构** 冯•诺依曼型计算机的设计思想基于“存储程序”和“程序控制”。存储程序意味着程序和数据都存储在内存中，而程序控制则指控制器根据存储的程序顺序执行指令。这种设计包括了五大主要组成部分：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。计算机通过识别存储在内存中的数据是指令还是数据来区分它们，通常通过地址和指令解码机制实现。 2. **存储容量与地址、数据字、指令字概念** - **存储容量**：指的是计算机内存能存储的最大数据量，通常以字节或字为单位。 - **单元地址**：内存中的每个位置都有一个唯一的地址，用于定位数据或指令。 - **数据字**：是指具有固定长度的数据单元，可以包含一个或多个字节，根据计算机的字长不同而变化。 - **指令字**：是计算机指令的二进制表示，其长度取决于指令集架构，包含了操作码和可能的操作数。 3. **数据的二进制表示** 在二进制系统中，整数的原码、反码和补码表示与数值的正负有关。原码直接表示数值的二进制形式，负数的最高位为1。反码是除符号位外，其余位取反，但-1的反码与原码相同。补码是反码加1，是实际在计算机中存储负数的方式。在8位二进制数中，-35的补码是11011100，-128的补码是10000000，因为它是二进制下的最小负整数，其原码无法直接表示。 4. **浮点数表示** 浮点数的表示由三部分组成：符号位、阶码和尾数。这里给出的32位浮点数，符号位1位，阶码8位（移码表示），尾数23位（补码表示，基数为2）。最大数和最小数的判断基于符号位、阶码的最大值和最小值以及尾数的正负。最大数的二进制表示为011111111111111111111111111111111111，最小数的二进制表示为11111111100000000000000000000000。 5. **规格化数与范围** 规格化数是浮点数的一种形式，其中尾数的最高位（不包括符号位）总是1，这有助于简化运算和扩大数值表示的范围。对于规格化的浮点数，其表示的数值范围取决于阶码和尾数的取值。例如，在上述浮点数格式下，最大正数是+（1-2^(-23)）×2^(255-127)，最小负数是-1×2^(255-127)。 这份习题解答详细阐述了计算机基础概念，对于学习者理解和掌握计算机系统的基本工作原理非常有帮助，同时也为深入学习计算机体系结构提供了坚实的基础。