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?2022年10月自考02325計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考前復(fù)習(xí)資料一

自考 責(zé)任編輯:訚星楚 2022-08-15

摘要:相信各位自考生都在備考2022年10月自考了吧,希賽小編整理了2022年10月自考02325計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考前復(fù)習(xí)資料一,希望能幫助各位自考生更好地學(xué)習(xí),順利通過考試。

希賽自考頻道整理了2022年10月自考02325計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考前復(fù)習(xí)資料一,以供考生們能更好的鞏固核心重點(diǎn)知識(shí),得到更好地復(fù)習(xí)效果,順利通過考試。注:不同省份、不同專業(yè)的自考試題及答案,只要課程代碼和課程名稱相同,都可參考使用。

2022年10月自考02325計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)考前復(fù)習(xí)資料一

計(jì)算機(jī)中所采用的數(shù)據(jù)類型,它們主要有兩類:一類是基本數(shù)據(jù)類型,包括位、串、整數(shù)、實(shí)數(shù)、字符和布爾量等;另一類是結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型,包括向量、數(shù)據(jù)、字符串、堆棧、隊(duì)列、記錄等。因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能識(shí)別"0"和"1"這些二進(jìn)制位,那么在計(jì)算機(jī)中如何在存儲(chǔ)器中用"0"和"1"來表示上面的這些數(shù)據(jù),就是我們要學(xué)的數(shù)據(jù)表示。這一章內(nèi)容不多,比較難理解的似乎是"向量"這種數(shù)據(jù)類型。本章的內(nèi)容主要應(yīng)掌握浮點(diǎn)數(shù)的數(shù)據(jù)表示。

一、數(shù)據(jù)類型(識(shí)記)

計(jì)算機(jī)中所使用的數(shù)據(jù)一般可分為三類:第一類是用戶定義的數(shù)據(jù),這類數(shù)據(jù)通常是由程序設(shè)計(jì)語言所確定的;第二類是系統(tǒng)數(shù)據(jù),它是程序在執(zhí)行時(shí)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)蘊(yùn)含生成的;第三類是指令,即被執(zhí)行的程序可看成是數(shù)據(jù)的復(fù)合。

上面講的是"數(shù)據(jù)",那么"數(shù)據(jù)類型"是什么呢? 它不同于數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)類型除了指一組值的集合外,還定義了可作用于這個(gè)集合上的操作集,比如有一組整數(shù)值的集合,連同定義在這個(gè)集合上可進(jìn)行的加減乘除等算術(shù)操作,這個(gè)整數(shù)的集合就成為了整數(shù)數(shù)據(jù)類型。

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來看,數(shù)據(jù)類型可分為基本數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、訪問指針和抽象數(shù)據(jù)等類型。我們這里講的主要是基本數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。

1、基本數(shù)據(jù)類型(識(shí)記)

一般包括二進(jìn)制位及其位串、整數(shù)及自然數(shù)、實(shí)數(shù)(浮點(diǎn)數(shù))、字符和布爾數(shù)等。

2、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型(識(shí)記)

結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型是一組由相互有關(guān)的數(shù)據(jù)元素復(fù)合而成的數(shù)據(jù)類型,這些數(shù)據(jù)元素可以是基本數(shù)據(jù)類型中的元素,也可以是結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型本身中的元素。也就是說這些數(shù)據(jù)是有結(jié)構(gòu)的,包括向量和數(shù)組、字符串、堆棧、隊(duì)列、記錄等,結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型中的元素不一定都具有相同類型。

這里提到了向量,向量通常是指由標(biāo)量的一組有序集合表示的量,它類似于一維數(shù)組,但又有所不同,因?yàn)闃?biāo)量通常只是一個(gè)整數(shù)或?qū)崝?shù),而數(shù)組元素不一定只取實(shí)數(shù)。從計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)上來說,向量通常存儲(chǔ)在一段連續(xù)的存儲(chǔ)空間里。而數(shù)組元素的存儲(chǔ)可能用鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)方式,也就是不一定存儲(chǔ)在連續(xù)的空間里

二、數(shù)據(jù)表示

1、數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)系。(領(lǐng)會(huì))

上面我們學(xué)了數(shù)據(jù)類型,還有一個(gè)概念是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是指上面講結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型的組織方式,它反映了結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型中各種數(shù)據(jù)元素或信息單元之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系,比如樹這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),里面的元素就有根和葉的層次邏輯關(guān)系。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一般通過高級(jí)語言描述建立的,但是計(jì)算機(jī)硬件并不懂什么是根什么是葉,它只認(rèn)0和1.這就需要我們確定如何在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)表示,讓硬件能認(rèn)識(shí)各種數(shù)據(jù)類型。

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)表示是指可由硬件直接辨認(rèn)的數(shù)據(jù)類型。這里講到硬件直接辨認(rèn),就是說在系統(tǒng)中能夠直接由硬件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)的運(yùn)算,也就是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中有相應(yīng)的運(yùn)算指令和運(yùn)算部件來完成這項(xiàng)任務(wù)。那么怎么表示才能讓硬件識(shí)別某種數(shù)據(jù)類型?

上面的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)表示就涉及到軟硬件的交界面了。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所研究的是軟的方面,而數(shù)據(jù)表示考慮是是硬的方面,讓計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別處理,并盡量節(jié)約存儲(chǔ)空間。

2、二進(jìn)的定點(diǎn)、浮點(diǎn)數(shù)據(jù)表示(綜合應(yīng)用)

主要講述是的IEEE標(biāo)準(zhǔn)的二進(jìn)制浮點(diǎn)數(shù)表示:

IEEE754標(biāo)準(zhǔn)在表示浮點(diǎn)數(shù)時(shí),每個(gè)浮點(diǎn)數(shù)均由三部分組成:符號(hào)位S,指數(shù)部分E和尾數(shù)部分M.

我們知道10進(jìn)制數(shù)的科學(xué)計(jì)數(shù)法如A= -3.5×105

這里最前面有一個(gè)負(fù)號(hào),3.5是尾數(shù),兩個(gè)有效數(shù)字,后面以10為基數(shù)的指數(shù)為5.我們可以將它表示為-3.5E5

同樣,二進(jìn)制數(shù)也可以用科學(xué)計(jì)數(shù)法規(guī)格化表示,比如5這個(gè)數(shù),如果用二進(jìn)制表示的話,整型為101,如果用科學(xué)計(jì)數(shù)法則可以表示為 1.25×24 ,這里用的是十進(jìn)制,將尾數(shù)換成二進(jìn)制就是1.01(就是101向前移兩位小數(shù)點(diǎn),和十進(jìn)制完全相同),后面的指數(shù)4換成二進(jìn)制則是10,那我們將其用二進(jìn)制的科學(xué)計(jì)數(shù)法就可以寫成1.01E10.

當(dāng)我們依照這種計(jì)數(shù)法給一個(gè)數(shù)字確定其精度(有效位)后,就可以用一定長度的1和0的位串來表示一個(gè)實(shí)數(shù)了。

浮點(diǎn)數(shù)一般采用以下四種基本格式:

(1)單精度格式(32位):除去符號(hào)位1位后,E占8位,M占23位。

(2)擴(kuò)展單精度格式:E>=11位,M31位。

(3)雙精度格式:(64位);E=11位,M=52位。

(4)擴(kuò)展雙精度格式:E>=15位,M>63位。

我們最重要的是掌握單精度格式的表示法。在IEEE754標(biāo)準(zhǔn)中,約定小數(shù)點(diǎn)左邊隱含有一位,通常這位數(shù)就是1,這樣實(shí)際上使尾數(shù)的有效位數(shù)為24位,即尾數(shù)為1.M.指數(shù)的值在這里稱為階碼,為了表示指數(shù)的正負(fù),所以階碼部分采用移碼表示,移碼值為127,階碼值即從1到254變?yōu)?126至+127,在IEEE754中所有的數(shù)字位都得到了使用,明確地表示了無窮大和0,并且還引進(jìn)了"非規(guī)格化數(shù)",使得絕對(duì)值較小的數(shù)得到更準(zhǔn)確表示。

3、向量數(shù)據(jù)表示(簡(jiǎn)單應(yīng)用)

這里又提到向量,前面已經(jīng)簡(jiǎn)單解釋過向量,這里說的是向量數(shù)據(jù)表示,我們知道向量在內(nèi)存中是連續(xù)存放在一段空間里的,換句話說,這些向量元素的地址是連續(xù)的。

在標(biāo)量計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí),由于沒有專門的向量數(shù)據(jù)表示,因此在計(jì)算一個(gè)向量(相當(dāng)于一維數(shù)組的計(jì)算)時(shí),每取用一個(gè)數(shù)據(jù)元素,都要用到計(jì)算該元素的地址。而在向量機(jī)中,由于有了向量數(shù)據(jù)表示,就可以把一個(gè)向量用一個(gè)位串來表示出來。向量指令就是能夠用一條指令對(duì)向量的全部元素進(jìn)行運(yùn)算的指令。

比方,有兩排抽屜:A和B:我們有一個(gè)任務(wù),就是把A中每個(gè)抽屜里的東西按照順序一一對(duì)應(yīng)地搬到B的每個(gè)抽屜里。

用標(biāo)量指令就是這樣:聽著,把A1抽屜里的東東給我搬到B1里去~~(等打工的搬好后……)再把A2抽屜里的東東給我搬到B2里去?。ㄓ值扰芡鹊陌嵬旰蟆┻€有,把A3抽屜……直到把全部抽屜搬好,數(shù)到了5,算是完成一項(xiàng)任務(wù)了,其間用了5次循環(huán)命令。

而用向量指令就是這么說的:聽著,把A柜子從第1格抽屜起的5個(gè)抽屜的東東給搬到B柜子里去,位置是從第1格抽屜起,依次放到5個(gè)抽屜里去。這樣,跑腿的就明白了,只要一句話就完成了任務(wù)。

向量表示就是用一個(gè)位串來表示一個(gè)向量的基址、位移量和向量長度,這樣三個(gè)值就能明確表示一個(gè)向量,并能確定參加計(jì)算的元素所在的位置,因此向量表示是向量指令及向量機(jī)得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

在向量處理中,還會(huì)遇到稀疏向量(就是含有大量0元素的向量),所以為了節(jié)省空間了處理時(shí)間,采用壓縮向量的表示方法。這里要注意的是有一個(gè)中間向量Z向量,它是一個(gè)位向量,每個(gè)元素不是1就是0,而壓縮向量就是根據(jù)Z向量中的有1的元素對(duì)應(yīng)的稀疏向量元素存儲(chǔ)起來而得到的。這個(gè)容易理解。

4、自定義數(shù)據(jù)表示(領(lǐng)會(huì))

為了減少高級(jí)語言與機(jī)器語言之間的差別,采用了自定義數(shù)據(jù)表示,就是由數(shù)據(jù)本身來表明數(shù)據(jù)類型,這樣可以使每種指令的種類大為減少,稱為通用化指令。自定義數(shù)據(jù)表示形式有兩種,即帶標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)描述符表示。

帶標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示就是對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)都附加一個(gè)標(biāo)志符,由這個(gè)標(biāo)志符來表示這個(gè)數(shù)據(jù)的類型。這種表示法有它的優(yōu)點(diǎn)也有它的缺點(diǎn),請(qǐng)認(rèn)真領(lǐng)會(huì)一下。

其優(yōu)點(diǎn)是:簡(jiǎn)化指令系統(tǒng);易于對(duì)編程查錯(cuò);自動(dòng)類型轉(zhuǎn)換;簡(jiǎn)單化編譯;方便程序調(diào)試。缺點(diǎn)是增加存儲(chǔ)空間又使指令執(zhí)行速度變慢。

另一種就是數(shù)據(jù)描述符表示,主要用來描述復(fù)雜和多維結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)類型,如向量、記錄等,它于帶標(biāo)志符數(shù)據(jù)表示不同之處是:

(1)標(biāo)志符要與每個(gè)數(shù)據(jù)相連,兩者合存在一個(gè)存儲(chǔ)單元中;而描述符則和數(shù)據(jù)分開存放(一個(gè)連合一個(gè)分)

(2)要訪問數(shù)據(jù)集中的元素時(shí),必須先訪問描述符,這就至少增加一級(jí)尋址(先訪描符增尋址)

(3)描述符可看成是程序一部分,而不是數(shù)據(jù)的一部分。標(biāo)志符則可看作是數(shù)據(jù)的一部分(程序部分不是數(shù))

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