浮点数运算与计算机内部结构解析

"该资源为计算机组成原理的复习题，涵盖了浮点数运算、IEEE754标准、机器数的概念、数据通路、存储保护、分页存储管理、寻址方式等多个核心知识点。" 计算机组成原理是计算机科学的基础，它探讨了计算机硬件系统的基本结构和工作原理。本复习资料主要涉及以下几个方面： 1. 浮点数运算与对阶：浮点数运算时，为了简化计算，需要将不同阶码的数调整到同一阶。这通常通过“对阶”来实现，即调整较小指数的浮点数，使其与较大指数的浮点数相匹配。在IEEE754标准下，32位浮点数由1位符号位、8位移码表示的阶码和23位原码表示的尾数组成。 2. 机器数与真值：机器数是指计算机内部数据的二进制表示，而真值是机器数所对应的现实世界中的数值，包括正负号。在计算机中，机器数可以是定点数或浮点数。 3. 数据通路与存储保护：数据通路是CPU执行指令时数据流动的路径，包括ALU、寄存器、存储器和总线等组件。存储保护是一种机制，用于限制进程访问内存的权限，防止非法或意外的内存访问，确保多任务环境下的系统稳定性。 4. 分页存储管理与页表：在分页系统中，内存被划分为固定大小的页，而进程的地址空间由虚拟页组成。页表是操作系统用来映射虚拟页到物理页框的关键数据结构，记录了页面的位置、访问权限和状态。 5. 寻址方式：包括立即寻址（操作数直接在指令中）、直接寻址（操作数的地址在地址字段中）、间接寻址（操作数的地址在另一个存储单元中）、寄存器寻址（操作数在寄存器中）、寄存器间接寻址（操作数地址在寄存器中）和相对寻址（基于PC的偏移地址）。这些寻址方式提供了多样化的访问数据的方法。 6. 缺页与页表管理：当试图访问的页不在内存中时，会发生缺页异常。页表用于跟踪虚拟页和物理页框的映射，以及访问权限和其他状态信息。缺页异常触发操作系统处理，可能涉及从磁盘将页面加载到内存。 复习这些知识点对于理解和设计计算机硬件系统至关重要，它们是计算机科学教育中的基础内容，对软件开发、系统编程和硬件设计等领域都有深远的影响。通过深入理解这些概念，可以更好地掌握计算机系统的运作机制，从而优化程序性能并解决实际问题。