冯诺依曼体系结构与计算机组成原理习题解析

"计算机组成原理(薛胜军)课后习题答案第二版" 在计算机科学领域，计算机组成原理是理解计算机工作原理的基础。这门学科主要涵盖了冯诺依曼计算机体系结构、计算机硬件和软件系统、数据表示以及计算过程等方面的知识。 1. 计算机是一种基于冯诺依曼体系结构的电子设备，它能够自动地处理各种数字信息。这个体系结构的核心概念是存储程序，即将程序和数据存储在同一内存中，由控制器按照预存的指令序列执行，直到程序结束。 2. 冯诺依曼计算机的五大组成部分包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。运算器负责执行基本的算术和逻辑操作，控制器协调整个系统的运行，存储器用于存储数据和指令，输入设备用于将外部信息输入到计算机，输出设备则将计算结果展示给用户。 3. 计算机的发展历经四代，每一代都有显著的技术进步和性能提升。第一代主要采用真空管，第二代使用晶体管，第三代引入集成电路，而第四代则是大规模集成电路和超大规模集成电路的时代。 4. 系统软件是控制和管理计算机硬件和应用软件的软件，如操作系统、编译器等。应用软件则是用户用来完成特定任务的程序，如办公软件、图像处理软件等。 5. 计算机处理的信息可以分为不同层次，从简单到复杂依次为文本、图形、图像、音频和视频。这些信息的处理需要不同的技术和算法，例如图像和音频的压缩与解压缩，以及数字信号处理（DSP）。 6. 数据在计算机中的表示形式多种多样，包括原码、反码、补码和移码，它们主要用于表示正负数，特别是二进制下的负数。例如，原码直接表示数值，反码用于负数，补码用于实现加减运算，移码则常用于浮点数运算。 7. 浮点数的表示通常分为两个部分：指数和尾数。规格化浮点表示法可以简化计算，例如27/64在规格化后可以表示为101，011011000等不同形式。 8. 硬件是指计算机的物理组成部分，如处理器、内存和硬盘等；软件则是指运行在硬件上的程序和数据，包括系统软件和应用软件；固件则介于两者之间，通常是指固化在硬件中的软件，如BIOS。 这些知识构成了计算机组成原理的基础，对于学习和理解计算机工作原理至关重要，同时也为后续深入学习操作系统、编译原理、计算机网络等其他计算机科学领域的知识打下坚实基础。