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计算机系统的基本组成,大学计算机基础试题题库及答案

时间:2023-05-04 01:29:28 阅读:118300 作者:3473

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数值转换

将r进制数转换为十进制数时,使用加权展开法。

使用短除法将十进制数转换为r进制数。

从二进制到八进制。

二进制转到十六进制。

的显示

原码/反码/补码/移动码

浮点运算

计算机的基本配置

计算机体系结构

计算机系统的软硬件层次结构

计算机的基本概念

本章主要包括以下部分:

数值变换数的显示计算机体系结构计算机的构成地址方式校验码数值变换R进制转十进制使用按权展开法。其具体操作方式是,用Rk形式表示r进制的各位的数值。 也就是说,乘方的底数与r有关,指数与k有关,k与该位和小数点的距离有关。 如果该位在小数点左侧,k值为该位与小数点之间的数字个数;如果该位在小数点右侧,k值为负值,其绝对值为该位与小数点之间的数字个数加1。

例如:

二进制10100.01=1* 240 * 231 * 220 * 210 * 20 *2- 10 *2-2=20

七进制604.01=6* 720 * 711 * 700 *7-1*7-2=273

十进制转R进制使用短除法。例:如果将94转换为二进制,则为1011110

二进制转八进制。进制的基数为0、1、2、3、4、5、6和7。 用二进制数旋转八进制数是按二进制数的三位进行分隔。 (注意从右开始分隔,不足3位的用最左边的0来补充)。 例如,如果将二进制010 001 110转换为八进制,则为216。 具体的运算流程如下

3358www.Sina.com/16十六进制基数为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e。 从二进制到十六进制的转换是按二进制的4位进行分割(例如

注意是从右边开始划分,不满4位的,在最左边用0补充)。例如二进制1000 1110转为十六进制后是8E。具体演算过程如下:

小秘诀:二进制只有0和1两个数字。所以在假设二进制是1111,那么转成十六制就是1*23   1*22   1*21  1*20,,结果是8  4  2  1。如果为0的,则做对应位数为0。所以1001的十六进制就是9。

另外有一个很笨的办法,就是如果需要将二进制转换成十六进制不知道计算的话,可以将二进制转换成十进制,十进制再转换成十六进制也是可以的。

 

数的表示 原码/反码/补码/移码

原码:符号位(SF):为0表示正,为1表示负。

反码:符号位:为0表示正,为1表示负。正数的反码等于原码,负数的反码等于原码除符号位按位取反。

补码:符号位:为0表示正,为1表示负。正数的补码等于原码,负数的补码等于反码末尾+1。

移码:补码的符号位取反。

注意:第一位数字为符号位。

 

原码反码补码移码的取值范围:

 

浮点数运算

浮点数是相对定点数而言的。所谓定点数就是小数点的位置固定不变的数。小数点在计算机中通常有两种表示方法,一种是约定所有数值数据的小数点隐含在某一个固定位置上,称为定点表示法,简称定点数;一种是约定的所有数值数据的小数点在某一位置浮动,成为浮点数。

定点数表示的数值范围较小,在实际计算过程中,容易溢出,因此引进浮点数。浮点数能够计算更大范围的数。

在十进制中,一个数可以写成多种表示形式。例如83.125可以写成0.083125 * 103,也可以写成0.083125 * 104。

因此我们可以说,浮点数表示:N=M*Re,其中M称为尾数,e是指数,R为基数。

用阶码和尾数表示的数,我们通常称为浮点数。这种表示数的方法,就是浮点数的表示方法。在浮点数的表示中,阶码通常是带符号的纯整数,尾数是带符号的纯小数。

浮点数的表示格式看下图:

在浮点数进行运算时,我们往往要通过这样一个阶段:

 

2个浮点数相乘时,阶码=2个乘数的阶码相加;尾数=2个乘数的尾数相乘。

2个浮点相除时,商的阶码=被除数的阶码-除数的阶码;商的尾数=被除数的尾数/除数的尾数。

注意:乘除运算的结果都需要进行规格化处理,并判断阶码是否溢出。

 

计算机的基本组成

 

自1946年,第一台计算机面世以来,计算机硬件结构和软件都发生了惊人的变化。但就其基本组成而言,仍然沿用了冯诺依曼的设计思想。一套完整的计算机硬件系统由运算器,控制器,存储器,输入设置和输出设置五大部件组成。其中运算器与控制器合称中央处理器(CPU);内存储器和中央处理器(CPU)合称为主机。(注意:这里讲的主机概念和我们生活中讲的不一样,我们生活中的主机是指机箱所包括的内容。)

输出和输入设备属于外存储器,简称外设。

运算器是进行算术和逻辑运算的部件。运算数据以二进制格式给出。它可以从存储器取出,也可以来自输入设备。运算结果可以写入存储器,也可以通过输出设备输出。运算器通常由算术逻辑单元(ALU),累加寄存器,数据缓冲寄存器,状态条件寄存器组成。寄存器主要用来存放操作数,结果及操作数地址。累加寄存器除了存放参加运算的操作数外,在连续运算中,还用于存放中间结果和最后结果。寄存器的数据一般是从存储器中取得,累加寄存器的最后结果应该存到存储器中。

控制器主要是协调整个计算机的正常工作。它主要包括程序计数器(PC),指令寄存器(IR),指令译码器,时序部件。程序计数器又称指令计算器或者指令指针。在某些类型的计算中,用来存放正在执行的指令地址;在大多数计算机中,则存放下一指令的地址。指令地址显示有2种可能:一种是顺序的情况,每执行一条指令,程序计算器加1,以形成下一条指令的地址。该加1计算器功能,有的机器是PC机本身具有,有的是用运算器来完成的。指令寄存器用以存放正在执行的指令,以便在整个指令执行过程中实现一条指令的全部功能控制。指令译码器又称为操作码译码器,它是在指令寄存器中操作码部分进行分析解释产生相应的控制信号,提供给操作信号控制部件。时序部件,时序信号产生部件,以时针脉冲为基础产生不同指令相对应的周期迭代,工作脉冲等持续信号以实现机器指令执行过程的时序控制。

 

计算机体系结构 计算机体系软硬件的层次结构

计算机由硬件和软件组成。硬件是所有软件运行的物质基础,软件能充分发挥硬件潜能和扩充硬件功能,完成各种系统及应用任务,两者互相促进、相辅相成、缺一不可。

在上图中,展示了计算机体系软硬件的层次结构。其中每一层具有一种功能并提供相应的接口。接口对层内掩饰了实现细节,对层外提供了使用约定。

硬件层提供了基本的可计算性资源,包括处理器、寄存器、存储器,以及各种I/O设施和设备,是操作系统和上层软件赖以工作的基础。系统软件开发人员就工作在计算机硬件和操作系统这2个层次。操作系统层通常是最靠近硬件的软件层,对计算机硬件作首次扩充和改造,主要完成资源的调度和分配、信息的存取和保护、并发活动的协调和控制等许多工作。操作系统是上层其他软件运行的基础,为编译程序和数据库管理系统等系统程序的设计者提供了有力支撑。系统程序层的工作基础建立在操作系统改造和扩充过的机器上,利用操作系统提供的扩展指令集,可以较为容易地实现各种各样的语言处理程序、数据库管理系统和其他系统程序。应用软件开发人员主要工作在操作系统和其他系统软件2个层次。此外,还提供种类繁多的实用程序,如连接装配程序、库管理程序、诊断排错程序、分类/合并程序等供用户使用。应用程序层解决用户特定的或不同应用需要的问题,应用程序开发者借助于程序设计语言来表达应用问题,开发各种应用程序,既快捷又方便。而最终用户则通过应用程序与计算机系统交互来解决他的应用问题。

计算机的一些基本概念

总线的性能指标:

总线的带宽,即单位时间内总线上可传输的数据量,单位是MB/s总线的位宽,即总线能同时传输的数据位数,有32位,64位总线的工作频率,即总线的时钟频率,它是协调总线上各种操作的时钟频率

 

总线的分类:

数据总线:传输数据信息,CPU一次传输的数据与数据总线带宽相等控制总线:传输控制信号和时序信号,如读/写,片选,中断响应信号等地址总线:传输地址,它决定了系统的寻址空间

CPU的性能指标:

主频,即CPU的工作频率,单位是Hz(赫兹)字长,即CPU的数据总线一次能同时处理数据的位数CPU缓存(Cache Memory),是位于CPU与内存之间的临时存储器核心数量,是指在一枚处理器中集成两个或多个完成的计算引擎(内核)

CMOS:

是指保存计算机基本启动信息(如日期,时间,启动设置等)的芯片由主板的电池供电,即使系统掉电,信息也不会丢失

 

指令:一条指令就是机器语言的一个语句,它是一组有意义的二进制代码,指令的基本格式如下:操作码字段+地址码字段。

操作码部分指出了计算机要执行什么性质的操作,如加法,减法,取数,存数等。

地址码字段需要包含各操作数的地址以及操作结果的存放地址等,从其地址结构的角度可以分为三地址指令,二地址指令,一地址指令和零地址指令。

指令流:指计算机执行的指令序列。

数据流:指指令流调用的数据序列。

多重性:指计算机同时处理的指令或数据的个数。

根据计算机指令流和数据流的多重性,可以将计算机分为四类:

 

 

    CISC(ComplexInstruction Set Computer)复杂指令计算机。CISC是台式计算机系统的基本处理部件,每个微处理器的核心是运行指令的电路。指令由完成任务的多个步骤所组成,把数值传送进寄存器或进行相加运算。CISC是一种执行整套计算机指令的微处理器,起源于80 年代的MIPS主机(即RISC 机),RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。这样一来,它能够以更快的速度执行操作(每秒执行更多百万条指令,即MIPS)。因为计算机执行每个指令类型都需要额外的晶体管和电路元件,计算机指令集越大就会使微处理器更复杂,执行操作也会更慢。

 

 

 

并行/多处理机。

并行处理机:阵列式计算机,由多台处理机组成,每台计算机执行相同的程序,是操作并行的SIMD计算机。

多处理机:由若干台独立的计算机组成,每台计算机能够独立执行自己的程序,是MIMD计算机。

 

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