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专业干货 | 计算机组成原理,你懂了多少

2022.11.22            阅读量:




进入大学后

我们的课程越来越多,难度越来越大


为了帮助大家更好、更方便的学习

我们决定开设了这一干货系列:

你们提问,我们跑腿,老师回答


作为信工学子

大家都逃不过复杂的专业课程

其中一门就是计算机组成原理


所以第一课,我们一起听王艳君老师为我们答疑解惑!


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姓名:王艳君

教授课程:计算机组成原理

副教授,主要从事软件技术开发、机器人技术开发。2018年荣获校级课堂教学优秀教师,2018年荣获MILAN.COM米兰体育(中国)科技公司教学设计竞赛三等奖;近年来发表论文17篇,主持省级科研项目2项,参与省级以上科研项目8项,指导学生参加各类学科竞赛,获得省级以上奖励37项。2020年1月,获得通过项目管理PMP国际认证。


我们当然知道,计算机只能识别0和1,也就是我们所说的机器语言。但它很快就被编译器取代了。因为计算机只能识别0和1,所以在计算机的运算过程中,参与运算的必然只有0和1两个数字。那么这小小的0和1。


1

定点小数的原码和补码的公式哪里来?

怎么理解?


(1)定点小数:是指小数点隐含在最高数值位之前,符号位之后。


公式:

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原码:


1 )当X>0时


原码表示为X

2 )当X<0时


同理X的原码是在|X|(即-X)的二进制码的符号位(即首位)将0改为1,所以数值上是相当于在|X|的大小上加上一个1,图示中X为负数,所以减去一个负数等于加上该数的绝对值,1-X正是我们推导的。

3 )当S=0


表示定点正小数


若各数值位全为1时,真值最大。用X表示,即:X最大正数=1-2-n。


若最末数值位为1,其余各位全为0时,真值最小,即:X最小正数=2-n。

4 )当若S=1


表示定点负小数,可用原码或者补码表示。



用原码表示,若各数值位全为1,绝对值最大,真值为:X绝对值最大负数=-(1-2-n)。


公式:

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补码:


1 )当X>0时


X的补码等于X

2 )当X<0时


X的补码等于|X|取反后末位加1,|X|的取反,套用上面已推的公式为2-2-n+X,末位加1,即数值上加上了0.0000000...(n-2个0) 1,为2-n,所以最后补码为2+X。

3 )用补码表示


若各数值位全为0,绝对值最大,真值为:X绝对值最大负数=-1。



我相信大家肯定不用我废话二进制是什么,简而言之,二进制只有0和1两个数字,且2进1。但计算机二进制编码中为什么会有+0和-0?


2

为什么计算机二进制编码中

会有“+0”和“-0”呢?


(1)数据表示是指计算机硬件能够直接表示和识别的数据的形式。在计算机中,所有的数字和符号都是用电信号表示的。例如用高电平表示“1”,低电平表示“0”;或者用低电平表示“1”,高电平表示“0”。


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(2)机器数:用“0”和“1”作为符号,表示的数称为机器数,它表示的实际数值称为真值。一种是无符号数,即所有的数位都用来表示数;另一种是带符号数,即有正负之分的数。为了表示正数和负数,常用最高位作为符号位,用“0”表示正数,“1”表示负数。


假设字长8位(含1位符号位),根据带符号数的表示:


[+0]=0 0000000

[-0]=1 0000000


从某方面来讲,今天计算机行行业之所以能够发展的如此迅猛,是得益于存储技术的发展的。在此方面提出的相关问题是:


3

数据存放的大、小端方式

对程序设计有何影响?


采用大小模式对数据进行存放的主要区别在于:在存放的字节顺序,大端方式将高位存放在低地址,小端方式将高位存放在高地址。采用大端方式进行数据存放符合人类的正常思维,而采用小端方式进行数据存放利于计算机处理。到目前为止,采用大端或者小端进行数据存放,其孰优孰劣也没有定论。


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本次计算机组成原理的问题——解答完毕,各位学子如果在这门学科上有什么问题可以在评论区提问参与讨论,当然如果在其它学科上有问题也可以告诉小编哦!小编会负责跑腿,将问题反馈给各科老师,下期为大家继续解答问题哦!


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