本文目录
1.数值转换
二进制转十进制 将二进制数的每一位数值用R^k形式表示按权展开法
十进制转二进制 短除法
二进制与八进制互转 3位二进制数对应1位八进制数
进制与十六进制互转 4位二进制数对应1位十六进制数
2.数据的表示
机器数
各种数值在计算机中表示的形式称为机器数
特点 二进制数制
数符用0/1表示
小数点不占位置
码制
原码
反码
补码
移码
定点数
定点整数 约定小数点的位置在机器数的最低位之后
定点小数 约定小数点的位置在机器数的最高数值位之前
浮点数
N= R^e *M
M称为尾数，e是指数，R为基数
阶码(e)决定数值表示的范围
尾数(m)决定数值表示的精度
3.计算机的组成
五大部件
输入设备
输出设备
存储器
辅助存储器
主存储器
运算器
算术逻辑单元ALU 数据的算术运算和逻辑运算
累加器AC 是专门存放算术或逻辑运算的一个操作数和运算结果的寄存器
数据缓冲寄存器 主要是用来保存操作数和运算结果等信息的
控制器
程序计数器PC 是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方
指令寄存器IR 一般用来保存当前正在执行的一条指令
指令译码器ID 计算机执行一条指定的指令时，必须首先分析这条指令的操作码是什么，以决定操作的性质和方法，然后才能控制计算机其他各部件协同完成指令表达的功能。这个分析工作由指令译码器来完成。
时序部件 时序部件就是用来产生计算机各部件所需的定时信号的部件
性能指标
主频 CPU的工作频率，单位是Hz(赫兹)
字长 CPU的数据总线一次能同时处理数据的位数
cpu缓存 位于CPU与内存之间的临时存储器
核心数量 在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)
带宽 单位时间内可以传输的数据总量 位宽*工作频率
位宽 CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数
工作频率 数字脉冲信号在单位时间内震荡的次数 单位:若干次周期每秒 表示:频率用f表示
总线
数据总线 在CPU与RAM之间来回传送需要处理或是需要储存的数据
地址总线 用来指定在RAM之中储存的数据的地址
控制总线 将微处理器控制单元的信号，传送到周边设备
流水线
流水线周期 执行时间最长的一段
流水线计算公式 单条指令所需时间+(n-1)*(流水线周期)
流水线的吞吐率 指在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量
流水线最大吞吐率 流水线周期的倒数
多级存储结构
寄存器
高速缓存
平均系统周期时间 t3 = h x t1+(1-h) x t2
地址映像和变换
直接映像和变换 主存储器中一块只能映像到cache的一个特定的块中
全相联地址映像和变换 主存的任意一块可以映像到cache中的任意一块的位置上
组相联地址映像和变换 cache分为若干组，主存按cache组数分区 每个组采用直接映射，组内的块则采用全相联映像方式
主存储器
外存储器
I/O控制方式
直接程序控制
无条件传送 在此情况下，外设总是准备好的，它可以无条件地随时接收CPU发来的输出数据，也能够无条件地随时向CPU提供需要输入的数据
程序查询方式 通过CPU执行程序查询外设的状态，判断外设是否准备好接收数据或准备好了向CPU输入的数据
中断方式 由程序控制I/O的方法
DMA方式 即在内存与I/O设备间传送一个数据块的过程中不需要CPU的任何干涉
可靠性、校验码
奇偶校验 通过在编码中增加一位校验位来使编码中的1的个数为奇数(奇校验)或者为偶数(偶校验)
CRC 利用生成多项式为K个数据位产生r个校验位来进行编码
海明码 在数据位之间插入K个校验位，通过扩大码距来实现检查和纠错 2^k-1≥n+k
