计算机体系结构技术杂谈（上）

计算机体系结构技术杂谈（上） 2.1 计算机的层次结构 2.1.1基本概念介绍 1. 计算机基本概念 1） 机器数：用0和1编码的计算机内部的0/1序列。 2） 真值：机器数真正的值，即：现实中带正负号的数（通常指带符号二进制数对应的真正的数值）。 3） 定点数：将一个实数表示为带有固定小数点位置的整数，这个小数点位置是在数 值中的固定位置上的一个约定。它不像浮点数那样具有动态的小数点位置。 4） 原码：最高位为符号位，0表示正1表示负，剩余位表示数值。 5） 补码：最高位为符号位，0正1负，正数时和原码相同，负数为原码最高位不变，其余按位取反加一；对于小数，对整数部分按原规则取补，小数部分仍然保持小数的二进制（比如-8.25中-8表示为1000，0.25表示为0.01，拼接以后为1000.01，注意小数直接用原码表示即可，正负值不用转换，具体看例1）；补码转原码时不需管符号位，直接所有位取反然后加一即可。 6） 无符号数：unsigned int ( short / long) 7） 带符号整数： int ( short / long) 8） 定点数：表示实数，其中小数点的位置在数值中是固定的，小数点的位置不会改变。 9） 浮点数：点数采用科学计数法，将实数表示为指数和尾数的形式，通过移动小数点来表示不同数量级的数值。 2. 逻辑电路基本概念介绍 1） CMOS管：互补金属-氧化物半导体，包含有N管和P管，两者互补保证时刻都有导通。 2） N管：门电压高时打开（导通输入端S和输出端D），低时关闭（图形表示上为两个平行线段）。 3） P管：门电压低时打开（导通输入端S和输出端D），高时关闭，PN性质相反（一 般图形表示上有小圆圈前置连接）。 4） 反相器：P管接电源，N管接地，他们的输入同为一个输入，输出也为同一，可以 以此构输入高时输出0，输入接地时输出电源电压（视为输出1）。 3. 浮点数的表示（IEEE 754标准） 1）定点数的不足：表示范围有限，太大或太小的数都不能表示、除法不精确。浮点数在统一之前表示方法各异，Rahan教授设计了 IEEE 754标准，并因此获得了诺贝尔奖。 2）浮点数由3部分组成：符号位、阶码、尾数。 3）浮点数表示形式： 符号尾数阶码偏移值一个固定值符号×尾数