冯诺依曼计算机结构与存储程序原理

"本资源是关于计算机组成原理的课后答案，主要讨论了通用寄存器作为变址寄存器的方案，包括四种寻址方式：立即数寻址、直接寻址、变址寻址和相对寻址。此外，还涵盖了冯诺依曼计算机的基本设计思想、计算机系统的主要组成部分、存储器的相关概念（如存储容量、单元地址、数据字和指令字），以及指令和程序的定义。同时，解释了如何在内存中区分指令和数据，并介绍了内存、外存、CPU和适配器的功能。" 在计算机组成原理中，通用寄存器作为变址寄存器的方案是提高内存访问效率的一种方法。在这个方案中，变址寄存器R为16位，使得它可以覆盖整个64K字的主存空间。寻址方式包括： 1. 立即数寻址：指令中的立即数不超过4位，适用于小数值的直接操作。 2. 直接寻址：4位直接地址可以访问24个单元，适合对少量固定地址的访问。 3. 变址寻址：E=（R）+D，通过寄存器R和偏移量D组合，可以访问整个主存。 4. 相对寻址：E=（PC）+D，结合程序计数器PC和偏移量D，同样可以访问整个主存。 冯诺依曼计算机的设计思想是存储程序并按地址顺序执行，它由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成。存储器是计算机的核心组件，分为内存和外存，内存用于快速访问当前运行所需的数据和指令，而外存则用于长期存储大量数据，其访问速度较慢。CPU是运算器和控制器的统称，负责执行指令和控制整个系统的运行。适配器则起着接口的作用，协调CPU与不同速度的外设之间的通信。 指令是计算机能够理解并执行的基本操作，由操作码和操作数两部分组成。程序是由一系列指令组成的序列，用于解决特定问题。在内存中，指令和数据混合存储，计算机通过执行阶段的不同行为来区分它们，取指阶段获取的是指令，执行阶段获取的是数据的操作数。 在实际操作中，例如8位编码的整数，其原码、反码和补码的表示会影响数值的正负和计算过程。例如，-35的原码为-0100011，反码为10100011，补码为11011100，而-127的原码、反码和补码分别为-1111111、11111111和10000000。 理解这些基础知识对于深入学习计算机系统和编程至关重要，因为它们构成了计算机硬件和软件交互的基础。