计算机组成与系统结构b卷,软件设计师(计算机组成与体系结构)

进制转换

二进制

前缀 : 0b/0B

八进制

前缀 0

十六进制(0~9 A~F)

前缀 0x/0X

R进制转换十进制(按权展开法)

二进制转十进制10100.01=1*2(^4)+0*2(^3)+1*2(^2)+0*2(^1)+0*2(^0)+0*2(^-1)+1*2(^-2)七进制转十进制604.01=6*7(^2)+0*7(^1)+4*7(^0)+0*7(^-1)+1*7(^-2)

十进制转换R进制(短除法)

十进制转二进制94 = 10111102|94 余数    0   2|47         1    2|23         12|11         12|5          12|2          02|1          1   0

二进制转换八进制

10001110 = 216从右向左 3位一分 --> 010 001 1102    1   6010 --> 0*2(^2)+1*2(^1)+0*2(^0) =2001 --> 0*2(^2)+0*2(^1)+1*2(^0) =1110 -->  1*2(^2)+1*2(^1)+0*2(^0) =6

二进制转换十六进制

10001110 =  8E从右向左 4位一分 --> 1000 11108     E1000 --> 1*2(^3)+0*2(^2)+0*2(^1)+0*2(^0) =81110 --> 1*2(^3)+1*2(^2)+1*2(^1)+0*2(^0) =14(E)

十六进制之间的运算

(1) 加法: 逢十六进一例: 4A7+8F=536 4 A 7+  8 F------ 5 3 6(2) 减法: 借一当十六例: 536-8F=4A7  5 3 6-   8 F--------  4 A 7

浮点数运算

浮点数表示:N=尾数*基数(^指数)运算过程:对阶--> 尾数计算 --> 结果格式化特点:1.一般尾数用补码, 阶码用移码2.阶码的位数决定数的表示范围,位数越大范围越大3.尾数的位数决定数的有效精度,位数越大精度越高4.对阶时,小数向大数看齐5.对阶是通过较小数的尾数右移实现3.14*10(^3)+1.2*10(^5) = 0.0314*10(^5)+1.2*10(^5) = 1.2314*10(^5)

原码

原码就是符号位加上真值的绝对值, 即用第一位表示符号, 其余位表示值. 比如如果是8位二进制

[+1]原 = 0000 0001[-1]原 = 1000 00018位二进制数的取值范围就是 [-127 , 127]  公式: -((2^n-1)-1) ~(2^n-1)-1

反码

反码的表示方法是: 正数的反码是其本身，负数的反码是在其原码的基础上, 符号位不变，其余各个位取反

[+1] = [0000 0001]原 = [0000 0001]反[-1] = [1000 0001]原 = [1111 1110]反8位二进制数的取值范围就是 [-127 , 127]  公式: -((2^n-1)-1) ~(2^n-1)-1

补码

补码的表示方法是: 正数的补码就是其本身，负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各位取反, 最后+1. (即在反码的基础上+1)

[+1] = [00000001]原 = [00000001]反 = [00000001]补[-1] = [10000001]原 = [11111110]反 = [11111111]补对于负数, 补码表示方式也是人脑无法直观看出其数值的.通常也需要转换成原码在计算其数值8位二进制数的取值范围就是 [-128 , 127]  公式: -(2^n-1) ~(2^n-1)-1

移码

移码的表示方法是: 在补码的基础上，首位取反

[+1] = [00000001]原 = [00000001]反 = [0000 0001]补 = [1000 0001]移[-1] = [10000001]原 = [11111110]反 = [11111111]补 = [0111 1111]移

Flynn分类法

CISC 与 RISC

计算机结构

计算机结构 主要分为五个部分：控制器，运算器，存储器，输入设备，输出设备存储器分为主存储器(内存)和辅助存储器(硬盘)运算器的组成1.算术逻辑单元ALU  数据的算术运算和逻辑运算2.累加寄存器 AC  通用寄存器, 为ALU提供一个工作区, 用在暂存数据3.数据缓冲寄存器 DR 写内存时,暂存指令或数据4.状态条件寄存器 PSW 存状态标志与控制标志 (争议: 也有将其归为控制器的)控制器的组成1.程序计数器PC 存储下一条要执行指令的地址2.指令寄存器 IR 存储即将执行的指令3.指令译码器 ID 对之类中的操作码字段进行分析解释4.时序部件  提供时序控制信号5.地址寄存器 AR 存储当前执行指令的地址

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技术,各种部件同时处理是针对不同指令而言，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速度一条指令的执行过程可以分解为取指、分析和执行三步流水线周期为执行时间最长的一段流水线执行时间计算公式为:1条指令执行时间+(指令数-1)*流水线周期1.理论公式:(t1+t2..+tk)+(n-1)*流水周期2.k*流水周期+(n-1)*流水周期执行时间吞吐率计算公式: 指令条数/ 流水线执行时间流水线加速比:  s=  不使用流水线执行时间/流水线执行时间流水线采用异步控制不会给流水线性能带来改善,反而会增加控制电路的复杂性按串行方式执行 10条指令全部执行需要 90(3+2+4)*10=90按流水线方式执行, 流水周期为 4  4>3>210条指令全部执行需要 45  9+(10-1)*4=45吞吐率: 10/45流水线加速比: 90/45

层次化存储结构

Cache

局部性原理

时间局部性: 刚刚访问完又访问空间局部性: 例如数组下标访问，访问下标0下一次访问1

主存

计算机总线

磁盘工作原理

系统可靠度

校验码

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