计算机组成与体系结构（1）

- 进制的转换
- 数据表示中的编码问题
- 数据的表述-浮点数运算
- 计算机结构
- Flynn分类法简介
- CISC 和 RISC
- 流水线

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- 进制的转换

R进制转十进制使用按权展开法

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-数据表示中的编码问题

如：
X=-101011 , [X]原=1010_1011，[X]反=1101_0100，
[X]补= 1101_0101，[X]移=0101_0100，

数值取值范围

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- 数据的表述-浮点数运算

浮点数表示=
N = M*R的e次方
其中M称为尾数，e是指数，R为基数。
对阶→尾数计算→结果格式化

浮点数

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-计算机结构

主存储器：内存
运算器和控制器构成是经常性考点
运算器：计算机中执行各种算数和逻辑运算操作的部件。基本操作包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作，亦称算数逻辑部件（ALU）
控制器：控制部件相关运作

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- Flynn分类法简介

依据指令流和数据流分类

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- CISC 和 RISC

CISC（Complex Instruction Set Computer）复杂指令计算机
RISC（Reduced Instruction Set Computer）精简指令集计算机

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- 流水线

流水线是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。各种部件同时处理是针对不同指令而言的，它们可同时为多条指令的不同部分进行工作，以提高各部件的利用率和指令的平均执行速度。


（不必等到第一个操作执行完毕再执行下一个操作）
流水线应用无处不在

计算问题：
a、流水线计算
流水线周期为执行时间最长的一段，例如：
指令流水线把一条指令分为取指、分析和执行三部分，且三部分的时间分别是取指2ns，分析2ns，执行1ns。
（1）那么，流水线周期是多少？
这里可以看做是 三部分哪个部分执行时间最长，那么哪个部分就是流水线的执行周期。
（2）100条指令全部执行完毕需要得时间是多少？

也就是说，如果指令为100条，那么理论公式的流水线计算结果应为：
5+（100-1）2=203
但理论公式计算结果是：
32+99*2=204

b、吞吐率计算

流水线的吞吐率（though put rate，TP）是指在单位时间内流水线锁完成的任务数量或输出的结果数量。计算流水线吞吐率的最基本的公式如下：
TP = 指令条数/流水线执行时间
流水线最大吞吐率

100/203ns = 100指令的TP

c、流水线加速比计算
完成同样一批任务，不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间之比成为流水线的加速比。公式如下;

上面
(2+2+1)*100=500
下面
5+（100-1）*2=203
s = 500/203=2.4631

d、计算流水线的效率
流水线的效率是指流水线的设备利用率。在时空图上，流水线的效率定义为n个任务占用的时空区域k个流水段总的时空区之比。

（△t+△t+△t+3△t）4 = 24△t
15△t4=60△t
24△t / 60△t = 40%

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