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计算机组成原理考研知识点归纳

时间:2024-05-09

计算机组成原理考研知识点归纳

写在前面的话:理科知识重在于理解知识点本身,对于每一个知识点,大家都有自己理解的方式。这篇文章的目的是抛砖引玉,希望知道的人写下自己对知识点的理解让大家一起共享,一起提高。也希望不知道的人能够在这里得到帮助。

  下面我会按照09年大纲列出计算机组成原理中各个知识点,然后写出自己认为比较难或者比较重要的知识点的我的认识。当然,我的认识也是很有可能是错误的,也非常欢迎你能够指出,并给出正确的理解。如果遗漏了什么重要的知识点,也希望有人补充。因为知识点很多,所以不太可能一次性列出,所以,慢慢跟贴补充。

  (一)  数制与编码

  1.进位计数制及其相互转换

  2.真值和机器数

  3.BCD码

  4.字符与字符串

  5.校验码

  (二)  定点数的表示和运算

  1.定点数的表示

  无符号数的表示;有符号数的表示。

  2.定点数的运算

  定点数的位移运算;原码定点数的加/减运算;补码定点数的加/减运算;定点数的乘/除运算;溢出概念和判别方法。

  (三)  浮点数的表示和运算

  1.浮点数的表示

  浮点数的表示范围;IEEE754标准

(四)  算术逻辑单元ALU

  1.串行加法器和并行加法器

  2.算术逻辑单元ALU的功能和机构溢出概念和判别方法(个人理解,如果错了希望指出)

  溢出:计算机的字长是固定,所以它能够表示的数据范围也必然是确定的。在运算的过程中,结果超出了计算机可以表示的范围就是溢出。

  判别方法:书上给出的结论是如果原操作数符号相同,而结果与原操作数符号不同,就发生了溢出。

  溢出只有可能发生在:正+正,负+负,正-负,负-正这4种情况下,正+正和负+负原操作数符号相同,符合判定方法的条件。而正-负,ALU中不存在减法器,减法实际上就是加补码完成的,而正-负实际上真正在ALU中的操作是正+(-负),而-负即为正,正-负实际情况其实就是正+正,同样负-正实际情况就是负+负。所以他们也是符合判定方法的条件。因此判定方法中的条件句“原操作数相同”则囊括了所有可能发生溢出的情况。到这里条件满足的只是可能,而不是一定。后面的条件“结果与原操作数符号不同”既出现了正+正=负,负+负=正的情况,出现这一情况的原因就是数值位产生了进位(这种进位不一定会溢出),但这个进位如果改变了结果按照正常原则应该出现的符号,则就是发生了溢出。这就是我对这个判定方法的感性认识。至于理性的数学证明,书上貌似是有的。

  这只是理论上的判定方法,如果严格按照这个方法来设计电路,判定电路仍然会很复杂,书上给出的是一位符号位判断溢出或2位符号位判断溢出,她们所利用的原理都是:数值位进位和符号位进位不同就产生溢出。我们按照前面的方法列出所有发生溢出的情况,然后用穷举法来说明这个结论的正确性。

  溢出发生的所有可能情况:符号位分别是 1 1,或者符号位是 0 0.按照前面的结果1 0是不会发生溢出的。

  如果数值位进位1,对于符号位1 1情况来说,1 1会进位1,数值位的进位进到符号位,符号位仍为1,符号未变没有发生溢出,此时符号位进位1,数值位进位1

  如果数值为进位0,对于符号位1 1来说,1 1进位1,数值位进位0会直接填入符号位,则符号位变成了0,符号发生改变,发生溢出,此时符号位进位1,数值位进位0

  如果数值位进位1,符号位为0 0,则符号位进位0,数值位进位1,填入符号位,则符号位变成了1,符号改变,发生溢出,此时符号位进位0,数值位进位1

  如果数值为进位0,符号位为0 0,符号位进位0,数值为进位0,填入符号位,符号未变,未发生溢出,此时符号位进位0,数值为进位1.

  统一前面4种情况,就能得出“数值位进位和符号位进位不同就产生溢出”。