计算机理论：计算机系统基础知识总结

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结构图

1. 数据表示及运算

1.1 数据表示

1、编码两大要素：基本符号及其组合规则
2、进位计数制：二进制、八进制、十进制、十六进制。十进制整数转n进制整数要“除2取余”，十进制小数转n进制整数要”乘2取整“。
3、机器数和码制：采用二进制计数制，小数点隐含表示而不占位置，码制包括原码、反码、补码和移码。
4、定点数与浮点数：X = (-1)^S * 1.M * 2^(P-127)。S为符号位，P为阶码，M为尾数。
5、字符编码：BCD编码，ASCII码、汉字编码、Unicode

1.2 校验码

1、奇偶校验码：加一个校验位使“1”的个数为奇数或偶数。水平奇偶校验码，垂直奇偶校验码、水平垂直校验码
2、海明吗：在数据位中插入校验位扩大码距实现检错和纠错
3、循环冗余校验码（CRC码）：由信息码和校验码组成。（n,k）码，模二运算

1.3 逻辑运算

1、1真0假。与、或和非。逻辑公式、逻辑表达式化简。

1.4 机器数运算

1、机器数加减：原码加减，补码加减。进位判决法和双符号位判决法进行溢出判断。
2、浮点数加减：对阶、求尾数和差、结果规格化、尾数溢出判断、舍入、阶码溢出判别

2.计算机基本组成及工作原理

2.1 硬件

1、硬件系统由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5大部件组成。
2、运算器：完成算术运算和逻辑运算，实现数据加工处理。
3、控制器：取指令、分析指令、发出控制信号和定时信息
4、存储器：内存临时存储计算机运行所需程序、数据及运算结果，外存长期保存信息，寄存器临时存放少量数据、、运算结果及指令

2.2 总线

1、总线：连接多个设备的信息传送通道，分为芯片内总线、元件级总线、系统总线和外总线
2、系统总线：地址总线、数据总线和控制总线。性能指标包括带宽、位宽及工作频率。带宽=工作频率*位宽/8

2.3 中央处理单元

1、CPU基本功能：指令控制、操作控制、时序控制、数据处理。CPU由运算器、控制器、寄存器组、内部总线组成
2、运算器：算术和逻辑运算单元、累加器、状态字寄存器、寄存器组。
3、控制器：程序计数器、指令寄存器、指令译码器、状态字寄存器、时序发生器，微操作发生器。基本功能是从内存取指令和执行指令。
4、取指令步骤：取指令、指令译码、按指令操作码执行、形成下一条指令地址

2.4 存储系统

1、主存：存储体、控制线路、地址寄存器、数据寄存器、地址译码电路
2、高速缓存：容量小，速度快，主存内存副本。由控制部分和存储器部分组成。
3、外存：磁盘、硬盘、光盘、勾移动硬盘和U盘。

2.5 输入/输出技术

1、接口：两个相对独立子系统之间相连部分。
2、接口主要功能：地址译码功能、主机与I/O设备间数据交换、支持主机采用访问方式、提供主机与I/O设备间缓冲暂存和驱动能力、进行数据转换
3、主机与外设间的连接方式：总线型、星型、通信方式、I/O处理机方式
4、I/O接口编址方式：与内存单元统一编址、I/O接口单独编址
5、CPU与外设交换数据方式：立即程序传送方式、程序查询方式、中断方式、直接存储器存取方式、通道控制方式

3. 指令系统

3.1 指令格式

1、指令基本组成：操作码、地址码
2、指令格式：三地址指令格式、二地址指令格式、一地址指令格式、零地址指令格式

3.2 寻址方式

1、寻址方式：立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、间接寻址、基址寻址、变址寻址

3.3 指令种类

1、指令种类：数据传送类指令、输入/输出类指令、算术运算类指令、逻辑运算指令、移位操作指令、程序控制类指令、串操作类指令、处理机控制类指令、数据转换类指令

4. 多媒体系统

4.1 数字声音

1、声波、幅度dB、频率Hz
2、声音数字化步骤：采样、量化、编码
3、数字声音表示方法：波形声音信息、非波形描述声音信息

4.2 图形与图像

1、颜色三要素：色调、饱和度、亮度
2、显示分辨率、图像分辨率（像素密度），像素深度、真彩色、伪彩色
3、图像获取、图形图像转换、图像无损压缩与有损压缩、图像文件格式

4.3 动画和视频

1、实时动画与矢量动画、二维动画与三维动画、模拟视频与数字视频、视频帧内压缩与帧间压缩、视频文件格式