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1、第一章计算机组成原理本部分要求掌握计算机方面的基础知识，包括计算机的发展、计算的系统组成、基本组成和工 作原理、计算机的数制数据表示以及运算校验、指令系统以及计算机系统的安全等基础性的知识。 内容多而且复杂，尤其是有关计算机硬件方面的内容，很细而且灵活性不高，知识量相当大，掌握 这部分一定要多下功夫，学会取舍、把握重点、抓住要害。1.1 考试大纲及历年考题知识点1.1.1 大纲要求考试要求：1 掌握数据表示、算术和逻辑运算；2 掌握计算机体系结构以及各主要部件的性能和基本工作原理 考试范围1 计算机科学基础1.1 数制及其转换 二进制、十进制和十六进制等常用制数制及其相互转换1.2 数据的表示
2、 数的表示（原码、反码、补码、移码表示，整数和实数的机内表示，精度和溢出） 非数值表示（字符和汉字表示、声音表示、图像表示） 校验方法和校验码（奇偶校验码、海明校验码、循环冗余校验码）1.3 算术运算和逻辑运算 计算机中的二进制数运算方法 逻辑代数的基本运算和逻辑表达式的化简2计算机系统知识2.1 计算机系统的组成、体系结构分类及特性 CPU 和存储器的组成、性能和基本工作原理 常用 I/O 设备、通信设备的性能，以及基本工作原理 I/O 接口的功能、类型和特性 I/O 控制方式（中断系统、DMA、I/O 处理机方式） CISC/RISC，流水线操作，多处理机，并行处理2.2 存储系统 主存-
3、Cache 存储系统的工作原理 虚拟存储器基本工作原理，多级存储体系的性能价格 RAID 类型和特性2.3 安全性、可靠性与系统性能评测基础知识 诊断与容错 系统可靠性分析评价 计算机系统性能评测方式1.2 计算机科学基础1.2.1 数制及其转换1、 R 进制转换成十进制的方法 按权展开法:先写成多项式,然后计算十进制结果. 举例：(1101.01)2=123+122+021+120+ 02-1+12-2 =8+4+1+0.25=13.25(237)8=282+381+780 =128+24+7=159(10D)16=1162+13160=256+13=2692、 十进制转换成二进制方法 一般
4、分为两个步骤：整数部分的转换除 2 取余法（基数除法）小数部分的转换乘 2 取整法（基数乘法）例：求（75.453）10转二进制（取4位小数）解：整数部分: 2 |75 12|37 1. 0 1把余数写下来：由下至上写得1001011小数部分： 0.45320906 021812 121624 121248 1规则：进位留，乘积略。由上至下写得：0111（取4位小数）最后结果：1001011.0111 (10进制转8，16进制类似)3、 其它进制之间的直接转换法例:二转8,16进制 (1000100.1011)2=(104.54)8=(44.B)161.2.2 数据的表示机器数：计算机中表示的
5、带符号的二进制数。把符号位和数字位一起编码来表示相应的数的各 种表示方法。机器数有四种表示方法即原码、补码、反码和移码。【概念：定点数】1.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。（1）0的表示：对于 0，原码机器中往往有“+0”、“-0”之分，故有两种形式：+0原=0000.0-0原=1000.0（2）表示范围：原码小数的表示范围: 1X1原码整数的表示范围:最大值 : 2n-1【n指除符号位外的二进制位数】最小值:-(2n-1)2.补码表示法（1）0的表示：对于 0，0补0补00000注意，0 的补码表示只有一种形式。（2）表示范围：定点小
6、数： -1=X1 定点整数： -2n= X 2n（3）原码与补码之间的转换：知原码求补码正数X补=X原负数符号除外，各位取反，末位加 1例：X= -01001001X原=11001001，X补=10110110+1=101101113 反码表示法正数的表示与原码相同，负数是保持原码符号位不变，数值位是将原码的数值按位取反（1）0的表示：+0反=00000000；-0反=11111111（2）表示范围同原码4.移码表示法补码的符号位取反就得到移码（1）0的表示：100000（2）例：X1 = 0101 0101X1补=0101 0101X1移=1101 0101X2 = -0101 0101X2
7、补=1010 1011X2移=0010 1011码制表示法小结X原、X反 、X补用“0”表示正号，用“1”表示负号； X移用“1”表示正号，用“0”表示 负号。如果 X 为正数，则X原=X反 =X 补。如果 X 为 0，则 X 补 、X移有唯一编码， X原、X反 有两种编码。移码与补码的形式相同，只是符号位相反。例：若码值FFH是一个整数的原码表示，则该整数的真值为_(45)_：若码值FFH是一个整数的补码表示，则该整数的真值为_(46)_。(45)A127 B0 C-127 D-1(46)A127 B0 C-127 D-1C D 把FFH化为二进制：11111111 原码很简单，补码看符号位
8、为1，后7为取反1可得真值为1，再加上符号位得1 1.2.3 汉字的表示方法1.汉字的输入编码 数字编码：常用的是国标区位码，用数字串代表一个汉字输入。拼音码：拼音码是以汉字拼音为基础的输入方法。 字形编码：字形编码是用汉字的形状来进行的编码。2.汉字内码 汉字内码是用于汉字信息的存储、交换、检索等操作的机内代码，一般采用两个字节表示。英文字符的机内代码是七位的 ASCII 码，当用一个字节表示时，最高位为“0”。为了与英文字符相互区别，汉字机内代码中两个字节的最高位均规定为“1”。3.汉字字模码 字模码是用点阵表示的汉字字形代码，它是汉字的输出形式。根据汉字输出的要求不同，点阵的多少也不同。
9、字模点阵的信息量很大，所占存储空间也很大。 因此字模点阵只能用来构成汉字库，而不能用于机内存储。字库中存储了每个汉字的点阵代码。当 显示输出或打印输出时才检索字库，输出字模点阵，得到字形。注意：汉字的输入编码、汉字内码、字模码是计算机中用于输入、内部处理、输出三种不同 用途的编码，不要混为一谈。例：已知汉字“大”的国标码为3473H，其机内码为_(2)_。(2)A. 4483H B. 5493H C. B4F3H D.74B3H解：3473H转二进制（占两个字节），把每字节的最高位置“1”，再转回16进制即得机内码。1.2.4 校验码元件故障、噪声干扰等各种因素常常导致计算机在处理信息过程中会
10、出现错误。 为了防止错误，可将信号采用专门的逻辑线路进行编码以检测错误，甚至校正错误。 通常的方法是，在每个字上添加一些校验位，用来确定字中出现错误的位置。1、 奇偶校验设(01n-1)是一个 n 位字，则奇校验位定义为C01n-1 (2.15)式中代表按位加，表明只有当中包含有奇数个 1 时，才使 C1，即 C0。偶校验位定义为 C01n-1 (2.16) 即中包含偶数个 1 时，才使 C0。假设一个字从部件 A 传送到部件 B。在源点 A，校验位 C 可用上面公式算出来，并合在一起将(01n-1C)送到 B。假设在 B 点真正接收到的是(01n-1C )，然后计算F01n-1C 若 F1，
11、意味着收到的信息有错，若 F0，表明字传送正确。奇偶校验可提供单个错误检 测，但无法检测多个错误，更无法识别错误信息的位置。例已知下表中左面一栏有 5 个字节的数据。请分别用奇校验和偶校验进行编码，填在中间一栏和 右面一栏。 解: 假定最低一位为校验位，其余高 8 位为数据位，列表如下。从中看出，校验位的 值取 0 还是取 1， 是由数据位中 1 的个数决定的。数据偶校验编码奇校验编码1 0 1 0 1 0 1 01 0 1 0 1 0 1 0 01 0 1 0 1 0 1 0 10 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 10 1 0 1 0 1 0 0 00 0 0 0
12、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 10 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 1 1 11.2.5 数据格式计算机中常用的数据表示格式有两种: 一是定点格式，二是浮点格式 定点格式容许的数值范围有限，但要求的处理硬件比较简单。 浮点格式容许的数值范围很大，但要求的处理硬件比较复杂。1、定点表示法定点格式：小数点位置固定的数。计算机中的定点数一般只采用纯整数或者纯小数形式，分别称为 定点整数和定点小数。2
13、、浮点表示法浮点格式：小数点位置不固定的数。把一个数的有效数字和数的表示范围在计算机中分别表示。（1）浮点数格式 一个任意进制的数 N 可以写成：N =RE * MM:浮点数的尾数（mantissa)，一般用定点小数表示E:浮点数的阶码(exponent)，一般用定点整数表示R:基数(radix)，一般为 2，8 或 16。计算机中，常用补码进行加减运算补码可将减法变加法进行运算补码运算特点：符号位数值位一同运算定点补码运算在加法运算时的基本规则：X补+Y补 = X+Y补（两个补码的和等于和的补码）定点补码运算在减法运算时的基本规则:X-Y补=X补+-Y补2、 补码加法 负数用补码表示后，可以和正数一样来处理。这样，运算器里只需要一个加法器就可以了，不必为了负数的加法运算，再配一个减法器。补码加法的公式是补补补(mod 2)补码加法的特点:一是符号位要作为数的一部分一起参加运算，二是要在模 2 的意义下相加，即超过2 的进位要丢掉。例 0.1001， 0.0101，求。解:补0.1001， 补0.0101补0.1001补0.0101补0.1110所以0.11103、 补码减法： 数用补码表示时，减法运算的公式为补补补补补从补求补的法则是：对补包
