2026上半年程序员备考三色笔记

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第一章 计算机组成与体系结构

1.原码、反码、补码和移码 

原码：将数据用二进制形式表示，最高位为符号位, 正数为0, 负数为1。

反码：正数的反码是其本身；负数的反码是在其原码的基础上, 符号位不变，其余各位取反。

补码：正数的补码是其本身；负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 在反码的基础上+1。

移码：将补码的符号位取反得相应的移码。 

注意：在补码和移码表示中，0有唯一的编码，补码中+0和-0均为0000 0000（八位二进制表示下）。

多数计算机都采用补码进行加减运算，其符号位和数值位一样参与运算，无需做特殊处理。

在n位二进制表示下：

原码、反码表示的数据范围为：-（2n-1-1）～+（2n-1-1）

补码、移码表示的数据范围为：-2n-1～+（2n-1-1）

补码中，用1000 0000表示-128。

2.浮点数表示法

（1）浮点数表示：

N = 数符*尾数m*2阶符*阶码e

特点：阶码的位数决定数的表示范围，位数越多范围越大；尾数的位数决定数的有效精度，位数越多精度越高

（2）两浮点数进行运算的过程

运算过程：

对阶 > 尾数计算 > 结果格式化

对阶时，小数向大数看齐，对阶是通过较小数的尾数右移实现的

3.数据的逻辑表示

逻辑变量之间的运算称为逻辑运算。二进制数1和0在逻辑上可以代表“真”与“假”。

逻辑或（ ||、+ 、∪、∨、OR）：连接的两个逻辑值全0时才取0

逻辑与（&&、*、 ∩、 ∧、AND ）：连接的两个逻辑值全1时才取1

逻辑异或（ ⊕、XOR ）：连接的两个逻辑值不相同时才取1，相同则取0

逻辑非（！、 ﹃ 、 ～ 、NOT）：将原逻辑值取反即可

4.运算器和控制器的组成

运算器的构成：

i.算术逻辑单元ALU：数据的算术运算和逻辑运算

ii.累加寄存器AC：通用寄存器，为ALU提供一个工作区，用来暂存数据

iii.数据缓冲寄存器DR：写内存时，暂存指令或数据

iv.状态条件寄存器PSW：存状态标志与控制标志

控制器的构成：

i.程序计数器PC：存储下一条要执行指令的地址

ii.指令寄存器IR：存储正在执行的指令

iii.指令译码器ID：对指令中的操作码字段进行分析解释

5.容量的换算

位（b/bit）：存放一位二进制数

字节（B/Byte）：8个二进制位为一个字节

1B=8b 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 1TB=1024GB

1PB=1024TB 1EB=1024PB 1ZB=1024EB 1YB=1024ZB