计算机原理知识点总汇汇编.docx
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计算机原理知识点总汇汇编
计算机原理知识点总汇
第一章
冯.诺依曼结构（存储程序）具有如下基本特点:
（可能会出选择，只要熟读，不需背住）
1.计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。
2.采用存储程序的方式，程序和数据放在同一存储器中，由指令组成的程序可以修改。
3.数据以二进制码表示
4.指令由操作码和地址码组成。
5.指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序递增。
6.机器以运算器为中心，数据传送都经过运算器。
第二章
知识点1：
加法器
A只有进位逐位传送的方式，才能提高加法器工作速度。
解决办法之一是采用“超前进位产生电路”来同时形成各位进位，从而实现快速加法。
称这种加法器为超前进位加法器。
问：
如何提高加法器的运算速度？
答：
采用超前进位加法器。
B下面引入进位传递函数Pi,进位产生函数Gi的概念:
定义:
Pi=Xi+Yi称为进位传递函数
Gi=Xi·Yi称为进位产生函数
Gi的意义是：
当XiYi均为“1”时，不管有无进位输入，本位定会产生向高位的进位.
Pi的意义是：
当Xi和Yi中有一个为“1”时，若有进位输入，则本位也将向高位传送此进位，这个进位可看成是低位进位越过本位直接向高位传递的。
知识点2：
算术逻辑单元
A：
如果把16位ALU中的每四位作为一组，用类似位间快速进位的方法来实现16位ALU（四片ALU组成），那么就能得到16位快速ALU。
第三章
知识点1：
二，八，十，十六之间数制转换（不直接考，基本功需要掌握）
表示的时候一定要在括号外表示出几进制，或者后面用字母表示否则减分，例：
（2C7.1F）16或者为2C7.1FH
（0001010）2或者为0001010B
例题：
1.例如:
一个十进制数123.45的表示
123.45=1×102+2×101+3×100+4×10-1+5×10-2
2.例如十六进制数（2C7.1F）16的表示
（2C7.1F）16=2×162+12×161+7×160+1×16-1+15×16-2
3.例如:
写出（1101.01）2,（237）8,（10D）16的十进制数
（1101.01）2=1×23+1×22+0×21+1×20+0×2-1+1×2-2=8+4+1+0.25=13.25
（237）8=2×82+3×21+7×20=128+24+7=159
（10D）16=1×162+13×160=256+13=269
3例如：
用基数除法将（327）10转换成二进制数
4.
5.
6.二进制转换成八进制
例：
（10110111.01101）2
二进制:
10,110,111.011,01
二进制:
010,110,111.011,010
八进制:
267.32
（10110111.01101）2=（267.32）8
7.八进制转换二进制
例如:
（123.46）8=（001,010,011.100,110）2=（1010011.10011）2
8.二进制转换成十六进制
例：
（110110111.01101）2
二进制:
1,1011,0111.0110,1
二进制:
0001,1011,0111.0110,1000
十六进制:
1B7.68
（10110111.01101）2=（1B7.68）16
9.十六进制转换成二进制
例如:
（7AC.DE）16=（0111,1010,1100.1101,1110）2=（11110101100.1101111）2
知识点2带符号的二进制数据在计算机中的表示方法及加减法运算
名词解释：
真值和机器数
真值:
正、负号加某进制数绝对值的形式称为真值。
如二进制真值：
X=+1011y=-1011
机器数：
符号数码化的数称为机器数如：
X=01011Y=11011（最高位为符号位，0表示正数，1表示负数）
在计算机中表示的带符号的二进制数称为“机器数”，机器数有三种表示形式：
原码，补码，反码。
A
原码表示法：
原码表示法用“0”表示正号，用“1”表示负号，有效值部分用二进制的绝对值表示。
即[X]原=符号位+|X|
数值零的真值有＋0和－0两种表示方式，[X]原也有两种表示形式：
[＋0]原＝00000[－0]原＝10000
例：
完成下列数的真值到原码的转换
X1=+0.1011011X2=－0.1011011
[X1]原=0.1011011[X2]原=1.1011011
完成下列数的真值到原码的转换
X1=+01011011X2=－01011011
[X1]原=0.1011011[X2]原=1.1011011
B
补码的定义：
正数的补码就是正数的本身，负数的补码是原负数加上模。
例：
完成下列数的真值到补码的转换
X1=+0.1011011X2=－0.1011011
[X1]补=01011011[X2]补=10100101
完成下列数的真值到补码的转换
X1=+01011011X2=－01011011
[X1]补=01011011[X2]补=10100101
正数的补码：
本身。
负数的补码：
符号位为1，数值部分取反加1。
数值零的补码表示形式是唯一的：
[＋0]补＝[－0]补＝0.0000
当补码加法运算的结果不超出机器表示范围时，可以得出下面重要结论：
1）用补码表示的两数进行加法运算，其结果仍为补码。
2）[X+Y]补=[X]补＋[Y]补
3）符号位与数值位一样参加运算。
另外对于减法运算，因为[X－Y]补＝[X＋﹙－Y﹚]补＝[X]补＋[－Y]补，所以计算时，可以先求出－Y的补码，然后再进行加法运算。
C
正数的反码表示：
与原、补码相同。
负数的反码表示：
符号位为1。
数值部分：
将原码的数值按位取反。
负数反码比补码少1。
一般只用做求补码的中间形式。
反码的定义：
即：
[X]反＝﹙2－2－n＋X﹚·符号位＋Xmod﹙2－2－n﹚，其中n为小数点后的有效位数。
反码零有两种表示形式：
[﹢0]反＝0.0000，[﹣0]反＝1.1111
反码运算在最高位有进位时，要在最低位+1.
D移码的定义：
把[x]补符号取反，即得[x]移
[X+Y]移≠[X]移＋[Y]移
移码具有以下特点：
1）最高位为符号位，1表示正号，0表示负号。
2）在计算机中，移码只执行加减法运算，且需要对得到的结果加以修正，修正量为2n，即要对结果的符号位取反。
3）0有唯一的编码，即[+0]移=[-0]移=1000…00
例：
X=+1010，Y=+0011求[X+Y]移=？
[X]移=11010，[Y]移=10011
[X]移+[Y]移=11010+10011=101101
[X+Y]移=01101+10000=11101符号相反
例：
X=-1010，Y=-0110求[X+Y]移=？
[X]移=00110，[Y]移=01010
[X]移+[Y]移=10000
[X+Y]移=10000+10000=00000
当阶码等于-16时，移码为00000，此时浮点数当作0。
E
原码、补码、反码之间的转换
1）由原码求补码
正数:
[X]补=[X]原
负数:
符号不变，其余各位取反，末位加1。
2）由补码求原码
正数:
[X]补=[X]原
负数:
符号不变，其余各位取反，末位加1。
F
溢出：
当运算结果超出机器数所能表示的范围时，称为溢出。
什么情况下会产生溢出？
1）相同符号数相减，相异符号数相加不会产生溢出。
2）两个相同符号数相加，其结果符号与被加数相反则产生溢出；
3）两个相异符号数相减，其运算结果符号与被减数相同，否则产生溢出。
知识点2：
定点数和浮点数
A.在计算机中的数据有定点数和浮点数两种表示方式。
B.定点数：
定点数是指小数点固定在某个位置上的数据，一般有小数和整数两种两种表示形式。
定点小数是把小数点固定在数据数值部分的左边，符号位的右边；整数是把小数点固定在数据数值部分的右边。
C.浮点数：
是指小数点位置可浮动的数据。
通常表示为：
N=M·RE（例:
0.10111×2110）
其中N为浮点数，M为尾数（mantissa）E为阶码（exponent）,R为阶的基数（radix）
R为常数，一般为2，8，16。
在一台计算机中，所有数据的R都是相同的。
因此，不需要在每个数据中表示出来。
浮点数表示形式：
尾数通常用规格化形式表示，小数点后不能为0。
例：
X=+0.0010111=0.10111×2-2=0.10111×2-0010=0.10111×21110
知识点3：
定点原码一位乘法
上图需要看懂。
乘法开始时，A寄存器被清为零，作为初始部分积。
被乘数放在B寄存器中，乘数放在C寄存器中。
实现部分积和被乘数相加是通过给出A→ALU命令和B→ALU命令，在ALU中完成的。
ALU的输出经过移位电路向右移一位送入A寄存器中。
C寄存器是用移位寄存器实现的，其最低位用作B→ALU的控制命令。
加法器最低一位的值，右移时将移入C寄存器的最高数值位，使相乘之积的最低位部分保存进C寄存器中，原来的乘数在逐位右移过程中丢失了。
（此过程需要看明白。
）
例3.31X=0.1101,Y=0.1011
计算X·Y
知识点4：
定点补码一位乘法
A.补码与真值的转换关系
B.补码的右移
补码连同符号位右移一位,并保持符号位不变,相当于乘1/2,或除2.
设[X]补=X0.X1X2……Xn
例3.33
设X=-0.1101,Y=0.1011
即:
[X]补=11.0011,[Y]补=Y=0.1011求:
[X·Y]补
解：
X·Y=-0.10001111
[X·Y]补=1.01110001
例3.34
设X=-0.1101,Y=-0.1011
即:
[X]补=11.0011,[Y]补=11.0101求:
[X·Y]补
解：
X·Y=+0.10001111
[X·Y]补=0.10001111
C布斯公式（比较法）
比较法：
用相邻两位乘数比较的结果决定+X补、-X补或+0。
例3.35
设X=-0.1101,Y=0.1011即:
[X]补=11.0011,[Y]补=0.1011求:
[X·Y]补
知识点5浮点数的加减运算
步骤：
首先，检测能否简化操作。
尾数为0
判断操作数是否为0
阶码下溢
1.对阶：
1）对阶：
使两数阶码相等（小数点实际位置对齐，尾数对应权值相同）。
2）对阶规则：
小阶向大阶对齐。
3）对阶操作：
小阶阶码增大，尾数右移。
例.AJ>BJ，则BJ+1BJ，BW，直到BJ=AJ
4）阶码比较：
比较线路或减法。
2.尾数加减.
AW±BW→AW
3.结果规格化
例：
设浮点数的阶码为4位（含阶符），尾数为6位（含尾符），x、y中的指数项，小数项均为二进制真值．
4.舍入处理原码、补码采用0舍1入。
5.溢出判断
检查阶码是否溢出
上溢：
置溢出标志
下溢：
置结果为浮点机器零
知识点6.数据校验码：
数据校验码是一种常用的带有发现某种错误和自动改错能力的数据编码方法.
码距:
任意两个合法码之间至少有几个二进制位不同.有一位
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