计算机组成原理小结和习题2

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第1章 本章小结

计算机的发展是随着微电子技术,半导体制造技术的发展而发展的,微型计算机是计算机发展到第四代才出现的一个非常重要的分支,它的发展是以微处理器的发展为标志的。

微型计算机(Microcomputer)由微处理器、存储器和I/O接口电路以及输入/输出设备组成。

微处理器又称为中央处理单元,即CPU(Central Processing Unit),是微型计算机的核心,它是将运算器和控制器集成在一块硅片上而制成的集成电路芯片。

存储器(又称为主存或内存)用来存储程序或数据。计算机要执行的程序以及要处理的数据都要事先装入到内存中才能被CPU执行或访问。有关位、字节、字、字长、存储单元地址、存储容量等概念以及内存读/写操作原理等,读者务必要搞清楚。

输入/输出接口是微机与输入/输出设备之间信息交换的桥梁。不同的外设必须通过不同的I/O接口才能与微机相连。因此,I/O接口是微型计算机应用系统不可缺少的重要组成部件。

微型计算机体系结构的特点之一是采用总线结构,通过总线将微处理器、存储器以及I/O接口电路等连接起来。所谓总线,是指计算机中各功能部件间传送信息的公共通道。总线可分为三类:地址总线AB(Address Bus)、数据总线DB(Data Bus)、和控制总线CB(Control Bus)。

计算机的工作就是运行程序,通过逐条地从存储器中取出指令并执行指令规定的操作来实现某些特定的功能,因此,软件是微型计算机系统不可缺少的组成部分。微型计算机的软件包括系统软件和用户(应用)软件两大类。

本章还通过在一个8位模型机上运行一个简单的程序来说明微型计算机的工作过程。

总之,通过本章的学习,应对微型计算机的基本概念、基本组成及工作过程有一个基本了解,建立计算机整机概念,为后续各章节的学习打下良好的基础。

习题

1、计算机按其使用的逻辑元件的不同被分为哪几代?微型计算机是哪一代计算机的分支?

2、简述冯·诺依曼计算机体系结构的基本思想。 3、微型计算机系统由哪几部分组成?

4、何谓微型计算机硬件?它由哪几部分组成?简述各部分的作用。 5、何谓微型计算机软件?它是如何分类的? 6、何谓总线?有哪几类?作用如何?

7、试说明位、字节、字、字长、存储单元地址和存储容量等概念。 8、试比较存储器读和存储器写两种操作的区别。

第2章 本章小结

计算机的基本功能是进行数据和信息处理。在计算机中,数据、信息以及为处理这些数据和信息而编写的程序代码等都是以二进制形式表示的。

二进制对计算机来说是最佳的数制,因此,本章重点介绍了二进制计数法及其运算规则。十六进制计数法是为了克服二进制计数法书写麻烦而引入的一种进位计数制,在书写汇编语言源程序时被广泛使用,但读者应清楚,不论数据以什么格式书写,最终都要转换为二进制数后才能被计算机识别和处理。

人们习惯使用十进制数,因此,十进制数、二进制数和十六进制数之间的相互转换就显得非常重要了。对本章介绍的各种数制之间的相互转换方法,读者都应该熟练掌握。

带符号数的表示方法有原码表示法、反码表示法和补码表示法等。正数的原码、反码、补码相同;负数的反码是在原码基础上,符号位不变(仍为1),数值位按位取反;负数的补码是在原码基础上,符号位不变(仍为1),数值位按位取反,末位加1,或者在反码基础上末位加1。

引入补码的目的是为了将减法运算变为加法运算,通过使用同一个运算器实现加法和减法运算,从而简化了计算机运算器的结构。同时,还介绍了补码加、

减法运算规则。

进位与溢出是两个非常重要的概念。所谓进位,是指运算结果的最高位向更高位的进位,用来判断无符号数运算结果是否超出了计算机所能表示的最大无符号数的范围。溢出是指带符号数的补码运算溢出,用来判断带符号数补码运算结果是否超出了补码所能表示的范围。有关溢出的判断方法应熟练掌握。

BCD码是一个比较适合于十进制系统的二进制编码的特殊形式,它有压缩型和非压缩型两种。ASCII码是一种目前在微机中被广泛使用的字符编码。在计算机中,用二进制表示实数的方法有两种,即定点表示法和浮点表示法。

需要特别说明的是,同一个二进制数,当认为它是不同形式的编码时,它所代表的数值是不同的。因此,送给计算机处理的二进制形式的操作数,到底是无符号数、补码形式的带符号数或者是其他形式的编码信息,程序设计者自己应该心中有数,否则就无法对计算结果作出正确的判断和处理。这一点务必请读者注意。

习题

1.将下列十进制数分别转换为二进制数和十六进制数:

(1)129.75 (2)218.8125 (3)15.625 (4)47.15625 2.将下列二进制数分别转换为十进制数和十六进制数:

(1)111010B (2)10111100.1llB (3)0.11011B (4)11110.01B 3.完成下列二进制数的加减法运算。

(1)1001.11+100.01 (2)11010110.1001—01100001.0011 (3)00111101+10111011 (4)01011101.0110—101101.1011 4.完成下列十六进制数的加减法运算。

(1)7A6C+56DF (2)ABlF.8一EF6.A (3)12AB.F7+3CD.05 (4)6F01一EFD8 5.计算下列表达式的值:

128.8125+10110101.1011B+1E.2H=( )B 287.68-10101010.11B+8E.EH=( )H

18.9+1010.1101B+12.6H一1011.1001B=( )D

6.选取字长n为8位和16位两种情况,求下列十进制数的补码。 (1)X= -33 (2)Y= +33 (3)Z= -128 (4)N= +127 (5)A=一65 (6)C= +65 (7)C= 一96 (8)D= +96 7.写出下列用补码表示的二进制数的真值: (1)[X]补=1000 0000 0000 0000 (2)[Y]补=0000 0001 0000 0001 (3)[Z]补=1111 1110 1010 0101 (4)[A]补=0000 0010 0101 0111

8·设机器字长为8位,最高位为符号位,试对下列各式进行二进制补码运算,并判断结果是否溢出。

(1)43+8 (2) -52+7 (3)60+90 (4)72—8

(5)一33+(一37) (6)一90+(一70) (7)一9一(一7)

(8)60—90

9.设有变量x=lll01111B,y=11001001B,z=01110010B,v=-01011010B,试计算X + Y=? X + Z=? Y+Z=? Z+V=? 请问:①若为无符号数,计算结果是否正确?②若为带符号补码数,计算结果是否溢出?

10.试述计算机在进行算术运算时,所产生的“进位’’与‘‘溢出”二者之间的区别。

11.设x=-87H,y=78H,在下述情况下比较两数的大小。 (1)均为无符号数 (2)均为带符号数(补码)

(3)均为压缩型BCD数

12·试计算下列二进制数为无符号数、原码、反码、补码、8421 BCD码时分别代表的数值大小。若为非8421 BCD数时请指出。

(1)10001000B (2)00101001B (3)11001001B (4)10010011B

13.分别写出下列字符串的ASCII码:

(1)l0ab 2)AE98

(3)B#Dd (4)xyzi (5)hello comorade

14·设机器字长为32位,定点表示时,符号位1位,数值位31位;浮点表

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