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PPT模版：|浮点数的二进制表示，要求说明通俗，详细点，谢谢了看到c语言中的浮点类型的二进制表示公式为N=（+-）2的E次方乘以M，E为指数，M为尾数。搞不明白这个公式还有换算的方法，也看了一些说偏移什么的，请大师专业详细慢慢说明下，谢谢了。以0.5为例子。0.4为一个例子，0.3为个例子让我们这些菜鸟看懂点，什么是符号位，指数位是怎么来的和怎么用，尾数位怎么来的和怎么用.疑问：1.这个公式是怎么得到的，我看了下1100.和1.100，小数点向右边挪动了3位，而1.100则多了乘以2的3次方，可否这样理解，向右边移动N位置则 2*N次方，向左移动边则2*（-N次方），这个就是指数吗？疑问2：0101变成了1.的2进制再乘以2的3次方，1100.的中间一个是110，而1.100之后的则是111，怎么变成这个数字了
阿浆桑HP99ME93
12.456，第一个步骤12用辗转法得到1100看懂了，小数部分0.456看了下网上小数转换二进制部分看懂了点，是不是0..9120，取前面的0.一直乘下去，去整数部分作为二进制，取23次部分为精度。 第三部分12.456=0101的2进制表达等于下面的1.的2进制再乘以2的3次方
没错乘以除以2就是左右移动小数点 就跟十进制乘除10一样 还有最后一位是误差 只要不是全零就是1
剩下的就是化为ieee754了 其实用c语言以上过程是编译器和cpu干的
float f=12.456;
unsigned int i=*((int *)(&f));
然后你就会发现 i=M;
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单精度浮点数的组成，一位符号位，然后八位指数位，然后23位小数位（整数部分固定为1）0.5表示为0 0：符号：移码表示的-1：就是二进制的1.于是这玩意儿就是 1.00...
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计算机组成原理与系统结构配套电子教案第四章【精品PPT】
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计算机原理与系统结构期末复习
　　一、考试题型及分值
　　1.选择题：(1%×15)
　　2.填空题：(2%×10)
　　每题2格。
　　3.计算题：(30%)
　　5%;6%;8%。
　　4.问答题：(7%×5)
　　二、问答题出题方向
　　A卷： 1.Cache理论基础;
　　2.微程序控制基本思想;
　　3.器的串并联组成;
　　4.相对寻址(转移地址如何计算)
　　5.中断嵌套示意图。
　　B卷： 1.Risc理论基础;
　　2.组合逻辑控制器基本思想;
　　3.存储器的串并联组成;
　　4.变址寻址的有效地址如何计算
　　5.中断嵌套示意图。
　　三、计算题出题方向
　　A卷： 1.补码减法;
　　2.计算CRC码;
　　3.浮点数加减法;
　　4.全加器一个逻辑式化简;
　　(画出逻辑图)
　　5.补码乘法。
　　B卷： 1.补码加法;
　　2.收到报文，检查是否正确;
　　3.浮点数加减法;
　　4.全加器另一个逻辑式化简;
　　(画出逻辑图)
　　5.补码除法。
　　四、复习提纲详解
　　1.电子数字计算机定义、数字机、模拟机的特点、区别。
　　电子数字计算机：能高速、自动地进行数字式算术运算和逻辑运算的电子装置。
　　数字机特点：高精度、能记忆、有逻辑、高速度;缺点：结构复杂，使用较难。
　　模拟机特点：结构简单、容易使用，在主振相同的前提下，对复杂微分方程求解
　　速度高于数字机;缺点：难于制成高精度。
　　区别：模拟计算精度取决于使用工具的精度。
　　数字计算精度取决于参加运算的参数的位数。
　　2.计算机硬件基本组成。
　　硬件基本组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。(了解每个部件)
　　3.世界上第一台电子计算机，第一台电子数字计算机。
　　世界上第一台电子计算机：ENIAC 世界上第一台电子数字计算机：EDVIC
　　4.计算机软件基本概念、语言、OS。
　　软件是指为运行、维护、管理、应用计算机所编制的所有程序及文档的总和。分
　　为系统软件和应用软件。
　　语言：机器硬件只能执行机器语言编写的程序。非机器语言编写的源程序必须经
　　过翻译系统(汇编程序、编译程序、解释程序)处理成机器语言，才能执行。
　　OS()：是计算机的一个大型软件，用它实现计算机“自己管理自己”。
　　OS三大功能：
　　①管理计算机硬、软件，使之有效应用;
　　②组织协调计算机的运行，以增强系统的处理能力;
　　③提供人机接口，为用户提供方便。
　　OS八种技术功能：
　　①作业操作 ②资源管理 ③中断处理 ④I/O处理
　　⑤调度 ⑥错误处理 ⑦保护保密处理 ⑧记账。
　　四种OS类型：①批处理操作系统 ②分时系统 ③实时系统 ④网络操作系统
　　5.计算机主要性能指标。
　　八个计算机主要性能指标：
　　①主频(主振) ②字长 ③运算速度 ④兼容性 　⑤系统可靠性
　　⑥系统可维护性 ⑦性能价格比 　⑧存储容量
　　6.半导体工艺简介(一般了解)。
　　电流型晶体管：TTL 场效应型晶体管：MOS
　　7.全加器逻辑式化简，逻辑图，循环移位寄存器工作。
　　全加器：能实现二个一位二进制数与低位对本位进位相加，产生本位和及进位的
　　逻辑电路。
　　真值表：
　　A B J' H J
　　0 0 0 0 0
　　0 0 1 1 0
　　0 1 0 1 0
　　0 1 1 0 1
　　1 0 0 1 0
　　1 0 1 0 1
　　1 1 0 0 1
　　1 1 1 1 1
　　全加器逻辑式化简：
　　全加器逻辑式：
　　H=ABJ'+ABJ'+ABJ'+ABJ'
　　J=ABJ'+ABJ'+ABJ'+ABJ'
　　H=ABJ'+ABJ'+ABJ'+ABJ'
　　=A(BJ'+BJ')+A(BJ'+BJ')
　　=A(BJ')+A(BJ')
　　=A(BJ')
　　J=ABJ'+ABJ'+ABJ'+ABJ'
　　=(AB+AB)J'+AB(J'+J')
　　=(AB)J'+AB ★
　　J=ABJ'+ABJ'+ABJ'+ABJ'
　　=(AJ'+AJ')B+AJ'(B+B)
　　=(AJ')B+AJ'
　　J=ABJ'+ABJ'+ABJ'+ABJ'
　　=(BJ'+BJ')A+BJ'(A+A)
　　=(BJ')A+BJ'
　　J=ABJ'+ABJ'+ABJ'+ABJ'+ABJ'+ABJ'
　　=(A+A)BJ'+(B+B)AJ'+(J'+J')AB
　　=AB+AJ'+BJ' ★ ∵A+A=A
　　全加器逻辑图：
　　⑴H=ABJ'
　　J=(AB)J'+AB
　　⑵H=ABJ'
　　J=AB+AJ'+BJ'
　　移位寄存器：以寄存器为基础，增加逻辑，在移位脉冲作用下，寄存的数据向左
　　移动一位(左移寄存器)或向右移动一位(右移寄存器)。
　　8.二←→十，二←→八，二←→十六，十←→八，十←→十六。
　　⑴二→十：用二进制展开式。
　　例：×27+0×26+0×25+1×24+1×23+1×22+0×21+0×20
　　=128+16+8+4
　　⑵十→二：整数部分，除2取余法;小
　　数部分，余2取整法。
　　⑶二←→十：二进制数轴法(略)
　　⑷二→八：以小数点为中心，向左(右)
　　三位一档，不足补0，按表1
　　进行转换。
　　⑸八→二：一位八进制用三位二进制表
　　⑹二→十六：以小数点为中心，向左(右)
　　二进制 八进制
　　四位一档，不足
　　补0，按表2进
　　行转换。
　　⑺十六→二：一位十六进制用
　　四位二进制表示
　　⑻十←→八：十←→二←→八。
　　⑼十→十六：十→二→十六。
　　⑽十六→十：十六→二→十。
　　二进制 十六进制 二进制 十六进制
　　9.二←→BCD。
　　二――十进制(BCD)：用四位二进制表示一位十进制。
　　BCD←→二：
　　例：BCD=93=B 例：=BCD
　　10.原码、反码、补码相互转换、及其表示数值范围。
　　原码：带符号的机器数。
　　反码：正数：原码=反码;负数：原码符号位不变　其余取反　反码
　　补码：正数：原码=补码;负数：原码　符号位不变　其余取反+1 补码
　　注：①原、反、补码均是有符号的数。②求真值，必须通过原码。③对于负数<X]反]反=[X]原;<X]补]补=[X]原
　　数值范围： n位二进制无符号整数：0~(2n-1) 无符号小数：0~(1-2-n)
　　n位二进制有符号数：
　　整数原码：(2n-1-1)~-(2n-1-1)
　　小数原码：(1-2-(n-1))~-(1-2-(n-1))
　　整数反码：(2n-1-1)~-(2n-1-1)
　　小数反码：(1-2-(n-1))~-(1-2-(n-1))
　　整数补码：(2n-1-1)~-2n-1
　　小数补码：(1-2-(n-1))~-1
　　11.浮点数表示，规格化。
　　浮点数数学表达式：N=2E×S
　　S：尾数，有符号的“小数”，可用原码或补码表示。
　　2：(R)底数，一般取2或16，本书取2。
　　E：(e)阶码，有符号的整数，补码表示。
　　浮点数格式：
　　阶符 　尾符
　　阶码 尾数
　　要求：会进行浮点数运算。
　　规格化目的：使尾数内能保持最多的有效数位→即使尾数符号位后第一位数的真
　　值是1→提高运算精度。
　　规定：若尾数是原码，尾符后第一位是“1”;若尾数是补码，正数：尾符后第一
　　位是1;负数：尾符后第一位是0。(即尾符和第一位数相反)
　　12.图像存贮量计算。
　　=?Bytes
　　分辨率×每个像素点控制的位数
　　13.奇偶校、CRC码计算。
　　奇校：在DATA(或信息)之前(或之后)增加一个校验位，使DATA和校验位
　　的“1”的个数为奇数。
　　偶校：在DATA(或信息)之前(或之后)增加一个校验位，使DATA和校验位
　　的“1”的个数为偶数。 奇数→正确
　　奇校验：收到DATA和校验位，统计1的个数
　　偶数→出错
　　奇数→出错
　　偶校验：收到DATA和校验位，统计1的个数
　　偶数→正确
　　循环冗余码(CRC)：基本思想：将发送的DATA　M(x)用生成多项式G(x)
　　进行模2除法→得到余数(即CRC的校验位)→拼接于M(x)
　　后，M(x) 校验位=CRC→发送→接收→用同一个G(x)
　　进行模2除法→余数=0→正确
　　余数≠0→出错↓
　　计算方法：(参看课堂笔记) 根据G(x)和余数可对出错进行定位
　　14.ASCII码表示，汉字编码，国标码与内码转换，与区位码之间转换。
　　ASCII码规定每个字符用7位二进制的0、1表示。
　　汉字编码：(略)
　　国标码←→汉字内码：
　　国标码：?
　　7bit 一个汉字
　　内码：将国标码每字节最高为置“1”，作为汉字表示符，就成为汉字内码。
　　例：某汉字国标码是574CH，内码是　　H。
　　57H=B→最高位置1→B=D7H
　　4CH=B→最高位置1→B=CCH
　　∴该汉字内码为：D7CCH。
　　区位码←→国标码←→内码：
　　区位码是4位十进制数。
　　区位→国标：例：某汉字区号34，位号56。
　　区位码：3456
　　H=4258H(国标码)
　　2238H+A0A0H=C2D8H(内码)
　　15.补码加减运算(包括溢出判断、双符号方法)写出计算过程。
　　公式：[x+y]补=[x]补+[y]补
　　[x-y]补=[x]补+[-y]补
　　例题略。
　　溢出：运算结果超过允许取值范围→溢出→结果出错。
　　变形码判溢出(双符号位)
　　正号――用00表示;负号――用11表示。
　　运算结果符号是00或11→无溢出。
　　运算结果符号是01→正溢出
　　运算结果符号是10→负溢出
　　16.补码乘除法。(例题略)
　　补码乘法：根据乘数，1取被乘数;0取0。从下往上看，部分积右移一位，然后
　　相加→右移加。
　　法则：参加运算的数是补码，符号位参加运算，结果符号是正确的符号。
　　开始：[x]补，[-x]补，[y]补
　　部分积是0，乘数是[y]补，乘数末位后增加一个0
　　判乘数末位：01→部分积+[x]补
　　10→部分积+[-x]补 右移一位
　　00;11→部分积+0
　　乘数n位，右移n次，运算(n+1)次，最后一次不移位。
　　积：(2n+1)位(包括符号位)
　　补码除法：从下往上看，被除数与除数(以后是余数与除数)采用左移一位减除
　　法→除法用左移减实现，即用左移+[-除数]补。
　　法则：参加运算的数是补码，符号位参加运算，结果符号是正确符号。
　　开始：[x]补，[y]补，[-y]补，被除数余数是[x]补，商是0。
　　同号→被除数+[-y]补
　　判被除数与除数符号：
　　异号→被除数+[y]补
　　同号→上商1→左移一位→+[-y]补
　　判余数与除数符号：
　　异号→上商0→左移一位→+[y]补
　　重复上述步骤n+1次，最后一步只左移商。
　　得到假商，假商末位+1=真商。
　　n位相除，运算n+1次，左移n+1次(最后一步只左移商)，得到n位商，
　　余数×2-n。
　　注：除法运算前，判│被除数│&│除数│→正常进行。
　　│被除数│≥│除数│→溢出，停止运算。
　　17.浮点加减法。(例题略)
　　⑴对阶：
　　目的：使参加运算的二个浮点数小数点对齐。
　　方法：①求阶差：Δe=ex-ey
　　Δe=0→ex=ey→已对齐
　　Δe≠0→ex≠ey→需对阶
　　②原则：小阶向大阶靠。
　　③小阶的尾数右移│Δe│位
　　→阶码+│Δe│=大阶
　　⑵尾数运算
　　⑶规格化(尾数补码)：
　　规定：尾符与最高数位相反
　　尾符为正→最高数位为1
　　尾符为负→最高数位为0
　　尾数运算结果，尾符为00或11，而又不符合规格化→尾数左移若干位，阶
　　码-若干，达到规格化――左规。
　　尾数运算结果，尾符为01或10→将尾数右移一位→阶码+1――右规。
　　⑷舍入：
　　适用于对阶时右移，右规时右移，移出尾数处理。
　　①移出即丢
　　②尾数末位恒置1
　　③0舍1入，移出最高位为0→舍;移出最高位为1→尾数末位+1
　　18.运算器组成。
　　ALU是运算器核心，是由n位全加器组成。
　　运算器=ALU+AC+DR+F+(I-BUS)
　　19.指令基本格式。
　　不同的CPU，指令的格式也是多样化的。
　　指令格式： 操作部分　操作数的地址部分
　　20.寻址方式，直接，间址，寄存器直接，间接，变址，相对基址。
　　寻址方式：指获得有效地址的各种方法。
　　⑴立即寻址：指令的“地址码”部分就是本指令的操作数。
　　格式：OP　立即数
　　⑵直接寻址：指令的“地址码”部分是有效地址E
　　格式：OP　直接地址E M
　　E　操作数
　　⑶间接寻址：指令的“地址码”部分是有效地址E的地址，即根据地址码内
　　的间接地址找到。
　　格式：OP　@间接地址 M
　　E有效地址
　　E： 　操作数
　　⑷变址寻址
　　寄存器寻址方式：
　　⑴寄存器直接寻址：指令中“地址码”部分是寄存器编号。
　　⑵寄存器间接寻址：指令“地址码”部分是寄存器编号，寄存器内是有效地址E
　　⑶变址寄存器寻址：指令“地址码”部分是形式地址D，有效地址E=变址
　　基址+D，变址基址在变址寄存器Rx内。(形式地址D，
　　带符号的整数，补码)
　　⑷相对寻址：本质是变址寻址，但以PC作为基准值，有效地址E=(PC)+2+D
　　⑸基址寻址：(略)
　　21.控制器组成。
　　CPU=ALU+AC+DR+F+PC+AR+IR+ID+时序产生器+操作控制器
　　运算器 控制器
　　22.组合逻辑控制器基本思想、特点。★
　　一条指令的执行是依靠一系列微操作完成的。将产生一个微操作信号的所有
　　条件综合在一起，列出逻辑表达式，然后简化，形成最合理的逻辑式，最后用组
　　合逻辑电路实现，将所有微操作信号的逻辑集合在一起，构成操作控制器。
　　特点：全硬件，结构复杂，修改困难，不易制造，速度快(前提：主振相同)
　　23.RISC理论基础，特点。★
　　测试发现，各种指令使用频率相差悬殊，最经常使用的一些往往是一些比较
　　简单的指令，它们占指令总数的20%，而在程序中出现的频率却占到80%左右，
　　这说明大部分的复杂指令是不经常使用的。选取使用频率(80%~90%)最高的少
　　数指令，使所有的简单指令在一个机器周期内执行完，采用大量的寄存器、高速
　　缓冲存储器技术，通过优化编译程序，提高处理速度。采用这种技术实现的计算
　　机称为“精简指令集计算机”，简称RISC。
　　24.微程序控制器基本思想、特点。★
　　将指令执行过程中的各个微操作用微指令表示，固化于Rom，然后编制对机
　　器指令进行取指，解码，执行的微指令序列(即微程序)，执行该微程序，就完成
　　该机器指令的执行。
　　特点：硬件软化，结构简单，修改方便，制造较易，速度较慢(前提：主振相同)
　　25.机器指令与微指令区别。
　　机器指令 微指令
　　供用户编程用，表示机器完成一项基本功能 实现机器指令操作的微命令组合，不提供给用户
　　26.MEM三大要求，MEM性能指标，MEM体系。
　　MEM原则(三大要求)：大容量、高速度、低成本。
　　MEM性能指标：①存储容量 ②存取时间TA和存取周期TM
　　③价格(单位成本P) ④可靠性。
　　MEM体系：分级分类(略)
　　27.RAM组成(并、串)2114。★
　　(此节内容略，请参考课本P148~149，笔记5.3.3/二内容及复习课笔记最后一页)
　　28.Cache理论基础。★
　　Cache理论基础：程序访问的局部性。
　　程序访问局部性：经对大量大型程序执行过程的分析及统计，发现在一个时间片
　　内，CPU访问MEM的地址空间往往局限于某个范围之内。
　　∴Cache容量不必很大，而Cache的工艺与CPU一致，使Cache
　　速度等于或接近CPU。
　　Cache基本原理：将程序按Cache容量划分成若干模块→把当前需运行的
　　程序和数据的模块调入Cache→CPU到Cache取指，取
　　数据DATA→取到(命中)→CPU执行指令。
　　取不到(不命中)→CPU即刻转向主存(内存)取指，取DATA。
　　同时Cache与主存在辅助硬件协助下，
　　将当前需要的模块调入Cache，实现替换。
　　29.CPU响应中断条件，中断嵌套条件。
　　CPU响应中断请求三条件：①CPU开中 ②有中断请求 　③当前一条指令执行结束。
　　中断嵌套条件：①有比原中断请求级别高的请求;
　　②CPU开中;
　　③当前一条指令执行结束。
　　30.DMA工作的三种形式。
　　⑴停止CPU访问内存;⑵周期挪用;⑶DMA与CPU交替访内。
　　31.选择通道，字节多路通道适合工作对象。
　　选择通道：在一段时间内选择一台外设，集中工作适用高速外设(盘)大批DATAI/O
　　字节多路通道：平均分配给各I/O设备，每次I/O 1Byte。适用于低速设备。
　　32.多重中断执行示意图。
　　(此节内容略，请参考课本P198中断执行响应图及笔记6.5.3内容)
　　五、补充习题及练习
　　1.内码转换：
　　⑴某汉字区位码是5678，国标码　　H;内码　　H。
　　⑵某汉字国标码是4768H，内码　　H;区位码　　。
　　2.计算题：
　　⑴已知x=-0.110110B，y=0.011100B，求x-y。
　　⑵已知x=-0.011011B，y=-0.101100B，求x+y。
　　⑶已知M(x)=1001101，G(x)=x3+x+1，求CRC。
　　⑷收到报文，G(x)=x3+x2+1，问是否正确?
　　⑸x=2-001×(0.110110)，y=2-011×(-0.001110)，阶码3位，阶符1位，尾
　　数6位，尾符2位，均是补码。求x-y规格化结果(0舍1入)。
　　⑹x=2-010×(0.110100)，y=2-001×(-0.011101)，求x+y(0舍1入)。
　　⑺已知：x=0.0011，y=-0.0101，求xy。
　　⑻已知：x=0.1011，y=-0.1010，求x?y。
　　六、补充习题及练习参考答案(注：本答案仅供复习参考，不承担任何法律责任，如发现错误请联系。)
　　1.内码转换：
　　⑴解：56=H ⑵解：H=C7E8H
　　78=EH 　H=2748H
　　EH 　27H=
　　384EH+EH 　48H=
　　384EH+A0A0H=D8EEH 　
　　答：国标码586EH，内码D8EEH。 　答：内码C7E8H，区位码3972。
　　2.计算题：
　　⑴解：[x]补=11.001010 [-y]补=11.100100
　　[x-y]补=[x]补+[-y]补 11.001010
　　=11...100100
　　=10..101110
　　结果负溢出。
　　∴x-y=-1.010010
　　答：x-y为-1.010010。
　　⑵解：[x]补=11.100101 [y]补=11.010100
　　[x+y]补=[x]补+[y]补 11.100101
　　=11...010100
　　=10..111001
　　结果负溢出。
　　∴x+y=-1.000111
　　答：x+y为-1.000111。
　　⑶解：G(x)=x3+x+1=1011
　　r+1=4，r=3
　　1010011
　　1011 　
　　∴校验位是101。
　　答：传送的CRC码是：。
　　⑷解：G(x)=x3+x2+1=1101
　　1110010
　　1101 　
　　111…余数
　　∵余数不为0。
　　∴信息不正确。
　　答：接收到的信息不正确。
　　⑸解：[x]补=110
　　[-y]补=110
　　ex=-001 e-y=-011
　　[ex]补=1111 [e-y]补=1101
　　⒈对阶：Δe=ex-e-y
　　=-1-(-3)
　　ex&e-y
　　[-y]补=100
　　⒉尾数运算：　x尾数 00.110110
　　-y尾数 00.000100
　　00.111010
　　⒊规格化：[x-y]补=010
　　x-y=2-001×0.111010
　　答：x-y规格化结果为2-001×0. 111010。
　　⑹解：[x]补=100
　　[y]补=011
　　ex=-010 ey=-001
　　[ex]补=1110 [ey]补=1111
　　⒈对阶：Δe=ex-ey
　　=-2-(-1)=-1
　　ex<E-Y
　　[x]补=010
　　⒉尾数运算： x尾数 00.011010
　　y尾数 11.100011
　　11.111101
　　⒊规格化：[x+y]补=101左规
　　x+y=2-101×(-0.110000)
　　答：x+y结果为2-101×(-0.110000)。
　　⑺解：[x]补=00.0011　[y]补=11.1011　[-y]补=00.0101
　　被除数/余数 　商 说明
　　00.0 异号
　　+[y]补 11.1011
　　11.1110 同号，上商1
　　← 11.1
　　+[-y]补 00.0101
　　00.0001 异号，上商0
　　← 00.0
　　+[y]补 11.1011
　　11.1101 同号，上商1
　　← 11.1
　　+[-y]补 00.0101
　　11.1111 同号，上商1
　　← 11.1
　　+[-y]补 00.0101
　　00.0011 　← 1.0110 异号，上商0
　　∴[xy]补假商=1.0110
　　[xy]补真商=1.0111
　　xy=-0.1001
　　∴[余数]补=00.0011
　　余数=0.
　　答：x/y结果为1.0111，余数为0.。
　　⑻解：[x]补=00.1011　[-x]补=11.0101　[y]补=11.0110
　　部分积 乘数
　　+0 00.0000
　　00.0000
　　→ 00.
　　+[-x]补 11.0101
　　11.0101
　　→ 11.
　　+0 00.0000
　　11.1010
　　→ 11.
　　+[x]补 00.1011
　　00.1000
　　→ 00.
　　+[-x]补 11.0101
　　∴[x?y]补=11.
　　x?y=-0.
　　答：x?y结果为-0.。