冯诺依曼结构与计算机运算原理详解

“计算机组成原理复习资料，涵盖了冯诺依曼结构、存储系统、计算机硬件、机器语言、运算方法和运算器的数据格式，如定点数、浮点数的表示，以及机器码、补码、反码、移码的概念，以及定点加减运算和溢出判断。” 在计算机组成原理中，冯诺依曼结构是基础，它定义了现代计算机的基本框架。这个结构包括运算器、控制器、存储器、输入和输出设备，统称为CPU。计算机通过存储程序和程序控制的方式运行，即预先将程序存储在内存中，由控制器按照指令顺序执行。其中，运算器负责算术和逻辑运算，控制器则协调整个计算机系统的操作。 计算机硬件直接执行的是机器语言，这是一种二进制代码，由0和1组成。机器语言的直接上层是汇编语言，它是机器语言的符号表示，更便于人类理解和编写。而高级语言如C、Java等则更接近人类思维，用于描述算法，需要经过编译或解释才能被转化为机器能理解的形式。 存储系统是计算机的重要组成部分，包括主存、辅助存储（如硬盘）和高速缓存。主存是临时存储数据和程序的地方，高速缓存则用来提高数据访问速度。计算机内部的通信通常通过总线结构进行，允许不同组件间的信息交换。 运算方法部分，数据通常有两种基本格式：定点数和浮点数。定点数的符号位和数值部分固定，而浮点数则包含符号位、阶码和尾数，常用于表示大范围和高精度的数值。例如，IEEE 754标准定义了32位浮点数的格式，包括1个符号位，8个阶码位和23个尾数位，用于计算浮点数的真值。 在机器码表示中，有原码、补码、反码和移码。原码直接表示数值的符号，补码常用于表示有符号整数，可以避免负数的表示问题，并方便加减运算。补码的加法和减法规则有特定的公式，减法实际上相当于加补码。溢出是加减运算中可能出现的问题，通过双符号位法可以判断是否发生溢出。 这些知识点构成了计算机组成原理的基础，对于理解计算机的工作原理和进行系统设计至关重要。掌握这些概念和运算规则，有助于深入理解计算机的内部运作机制。