冯诺依曼计算机结构与运算器原理

"计算机组成原理课件.ppt" 在计算机科学中，计算机组成原理是理解计算机硬件基础的重要学科。这份课件涵盖了多个关键概念，让我们逐一解析。 首先，冯诺依曼型计算机的设计思想是现代计算机的基础。它包括五个主要组成部分：运算器、控制器、输入设备、输出设备和存储器，所有这些都按照地址顺序执行指令。运算器负责数据的算术和逻辑运算，控制器则控制整个系统的操作流程，确保指令得以正确执行。输入设备用来获取数据，输出设备则展示处理结果，而存储器则用于暂时保存数据和指令。 存储容量是指一个存储系统能够存储的二进制数据总量，通常以KB、MB、GB等单位计量。每个存储单元都有一个唯一的地址，用于定位数据。数据字和指令字是计算机处理的基本单元，数据字用于处理数据，而指令字则包含了执行特定操作的代码。 指令是计算机理解和执行的基本命令，由操作码和操作数两部分组成，指示计算机执行特定任务。程序是由一系列指令组成的序列，用于解决特定问题。在冯诺依曼体系结构中，指令和数据都存放在内存中，通过执行阶段的不同来区分它们。取指阶段读取的是指令，执行阶段则读取操作数。 内存，即内存储器，是计算机运行时直接处理程序和数据的快速存储空间。相对而言，外存如磁盘和光盘存储器具有更大的容量，但访问速度较慢，不能被CPU直接访问。CPU，即中央处理器，包含运算器和控制器，是计算机的核心组件，负责执行所有计算和控制任务。此外，还有I/O设备，它们是连接CPU与高速度、低速度外部设备的桥梁，负责数据转换和通信。 课件的第二章讨论了运算方法和运算器。在8位编码系统中，整数可以表示为原码、反码和补码形式。原码直接表示二进制数，正数的符号位为0，负数为1。反码是除符号位外，其他位按位取反，而补码是在反码基础上加1，用于实现负数的加减运算。例如，-35的8位补码是11011100。在浮点数表示中，如-0.5的移码表示，需要确保其二进制表示大于-0.5，以便正确进行比较和计算。 对于一个给定的补码表示的数值[X]补，如果要使X大于-0.5，需要分析其二进制形式，特别是最左边的符号位和其余位的取值。 这份课件详细讲解了计算机系统的基本架构、数据表示和运算方法，是学习计算机组成原理的重要参考资料。