第一章 计算机组成及体系结构

发布时间 2023-03-22 21:13:04作者: 记录学习Blog

image-20230319192813741

1、数据表示

R进制转换为10进制要用按权展开法

暴风截图201842543927062

暴风截图201842543945000

当除到这个余数小于R为止,所有的余数从下往上倒着写

暴风截图201842543963453

十进制有十个基数0~9,逢十进一

二进制有两个基数0~1,逢二进一

八进制有八个基数0~7,逢八进一

八进制基数的表示范围是 0(000)~7(111),所以每三位二进制代表一位八进制

暴风截图201842544008812

原码:一共八位,第一位是符号位,0表示整数,1表示负数,后面的七位用来表示具体的数值

正数的原反补码都是一样的

负数的反码除了符号位不变 剩下的位数全部取反

负数的补码在反码的基础上再加一

移码在补码的基础上符号位取反

加减法使用补码可以得到正确的答案

2、数值的表示范围

image-20230319200748213

image-20230319201234393

3、浮点的运算

image-20230319201426635

阶码(10上面的指数)用移码表示

尾数用补码表示

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

对阶的时候,小数向大数看齐

image-20230319203157463

对阶是通过较小数的尾数右移实现的,小的算数右移

阶码符号 | 阶码数值 | 尾数符号 |尾数数值

4、计算机结构

4.1计算机结构

image-20230319204110801

有时候状态条件寄存器在软考里面也是控制器的一部分

运算器:

算数逻辑单元ALU: 进行数据的算数运算和逻辑运算

累加寄存器AC:通用寄存器,为ALU提供一个工作区,用于暂存数据

数据缓冲寄存器DR:写内存时,暂存指令或数据

状态条件寄存器PSW :存状态标志与控制标志

控制器:

程序计数器PC:存储下一条要执行指令的地址

指令寄存器IR:存储即将执行的指令

指令译码器ID:对指令中的操作码字段进行分析解释

时序部件:提供时序控制信号

4.2计算机体系结构分类

image-20230322100636830

S single / I instruction S stream D data M multiple

4.3指令的基本概念

image-20230322101035633

4.4 寻址方式

image-20230322101402296

4.5 CISC 与 RISC

image-20230322101647280

image-20230322101834194

5、流水线

5.1 概念

image-20230322102337197

5.2 流水线计算

image-20230322102705173

image-20230322103206497

image-20230322103257306

实践公式:每一个公式都给予充分的流水线时间

5.3 超标量流水线

image-20230322103514767

5.4 流水线吞吐率计算

image-20230322103645965

单位时间内流水线所完成的任务数量或者输出的结果数量

6、层次化存储结构

6.1 层次化存储结构

image-20230322103755235

6.2 Cache 概念

image-20230322104108403

6.3 Cache映像

image-20230322104254180

6.4 直接相联映像

image-20230322104352807

0 页 的只能存在0页里面,冲突率高

6.5 全相联映像

image-20230322104646031

冲突下降了很多,存储只要有空闲位置即可

6.6 组相联映像

image-20230322104827345

复杂

7、主存 编址与计算

7.1 主存 编址与计算

image-20230322105040448

1 Byte = 8 bit

image-20230322105754609

7.2 总线

image-20230322110139603

一条总线同一时刻仅允许一个设备发送,但允许多个设备接收

7.3 串联系统与并联系统

image-20230322110236387

7.4 N 模混合系统

image-20230322110404909

7.5 校验码

image-20230322110656844

7.5.1 奇偶校验码(检错)

image-20230322110742328

奇偶校验,可以检查1位的错误,不可纠错

7.5.2 循环校验码CRC(检错)

image-20230322111101796

image-20230322111120591

补上余数,就是为了传过去之后能够对除数进行整除

image-20230322111246219

7.5.3 海明校验码

image-20230322111408479

主要利用异或运算和他校验的位置

image-20230322111538813