计算机组成原理：数据表示与运算核心——ALU

本章节内容主要涵盖了计算机组成原理中关于数值数据表示和运算的重要概念。首先，6.1节介绍了无符号数和有符号数的概念，无符号数仅适用于非负整数，其表示范围取决于寄存器的位数，例如8位无符号数可以表示0到255（2^8-1），16位无符号数则可以表示0到65535（2^16-1）。有符号数则通过特定的符号位来表示正负，例如129在16位二进制中有符号数表示中为10000001。 接着，6.2节讨论了数的定点表示和浮点表示。定点数是指小数点固定位置的数值，便于进行精确计算，但存储空间受限于小数点前后的精度。而浮点数则通过指数和尾数的形式表示，能够处理更大范围的数值，但运算复杂度相对较高。这部分内容需要理解不同表示方式对计算效率和精度的影响。 6.3节关注定点运算，这是基本的数值运算，包括加减乘除等，通常在计算机中使用算术逻辑单元（ALU）来实现。ALU是运算器的核心部件，负责执行这些基本运算，并处理进位、借位等操作。 6.4节则深入讲解浮点四则运算，浮点数的运算涉及到特殊的处理，如阶码和尾数的合并、溢出判断等，这对于科学计算和大数据处理至关重要。这部分内容涉及了IEEE 754标准，它是现代计算机浮点数运算的标准格式。 最后，本章要求学生掌握各类数据在计算机中的表示方法，包括二进制、八进制、十六进制以及十进制之间的转换，了解进位计数制的基数和位权概念，以及如何通过BCD码或其他方式表示数值。此外，理解无符号数和有符号数的区别，以及算术逻辑单元的工作原理，对于理解计算机底层运算机制具有基础性作用。 这一章节内容丰富，旨在帮助学习者建立计算机内部数值处理的理论框架，为后续的编程和系统设计打下坚实的基础。