计算机组成与体系结构
1、数据的表示：
（1）进制转换：
R进制转十进制使用按权展开法。
其具体操作方式是将R进制数的每一位数值用R的k次方表示，即幂的底数是R，指数为k，k与该位和小数点之间的距离有关。当该位位于小数点左边，k值是该位和小数点之间数码的个数。而当该位位于小数点右边，k值是负值，其绝对值是该位和小数点之间数码的个数加一。
十进制转R进制使用短除法。结果倒序取余。
二进制转八进制时三位划分，按每三位转换；
二进制转十六进制时每思维划分，按每四位转换（其中10为A，以此类推）。
（2）码：八位，第一位为符 位（正数为0，负数为1）
原码、反码、补码、移码
正数的原码、反码、补码相同。原码不能直接做机器运算。
负数的反码除了最高位不变外，后面的位全部取反。负数的补码=反码+1，计算机中使用补码进行加减法运算。
移码一般用来做浮点运算的阶码，补码的基础上首位取反。
（3）浮点数计算：
浮点数表示：N = M*R^e 其中M称为尾数，e是指数，R为基数。
对阶（基数的指数相同） ——-> 尾数计算 ——->结果格式化（小数点前面数字不能为0）
2、计算机结构：
- CPU
运算器：算术逻辑单元ALU、累加寄存器AC、数据缓冲寄存器DR、状态条件寄存器PSW
控制器：程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器、时序部件
- 主存储器
- 主机
3、计算机体系结构分类 — Flynn：
4、CISC和RISC:
CISC是计算机还没有频繁出现时提出的，会根据不同用户设计不同的指令系统，所以指令较复杂。
现在来说精简指令系统较多。
5、流水线
- 概念：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。
取指 —-> 分析 —-> 执行
- 流水线计算：
流水线周期为执行时间最长的一段。
流水线计算公式：1条指令执行时间 +（指令条数 – 1）* 流水线周期(△t)
- 理论公式：（t1 +t2 + ……+ tk）+（n – 1）* △t
- 实践公式：（k + n – 1）* △t
一般来说先用第一个公式，如果没有正确答案则使用第二个公式。
- 流水线吞吐率计算：
流水线的吞吐率是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。
- 基本公式： TP = 指令条数 / 流水线执行时间
- 流水线最大吞吐率：
- 流水线的加速比：
- 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与k个流水段总的时空区之比。
- 计算公式：
6、层次化存储结构：
7、Cache——高速缓存
使用cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理。
局部性原理：频繁访问的一部分，短时间内不被替换出去的一部分。
8、主存
编址：8*4位的存储器、8*8位的存储器、16*4位的存储器
9、磁盘结构与参数
磁盘是用一个环形的盘片涂上特殊的材质来保存数据，其中，盘面用来保存上数据，读取数据要用专业的设备，就是磁头。
存信息是存储在磁道上，存储数据就是存储在扇区上。
寻道时间也叫作转延迟时间。
10、总线 ——根据位置不同分类
- 内部总线：微机内部各个外围的芯片与处理器之间的总线。
- 系统总线：微机中各个系统板和插线板之间的总线。
数据总线：用来传输数据。
地址总线：代表的地址空间是2的该空间次方
控制总线：发送相应的控制信
- 外部总线：微机和外部设备的总线
11、系统可靠性分析
（1）串联系统与并联系统
- 串联系统：所有系统都必须正常运行，整个系统才能正常运行。
可靠度：计算总的可靠度是每个子系统可靠度相乘。
失效率：计算失效率是各个子系统失效率累加结果。（近似计算）适用于子系统比较多而且每个子系统失效率极低的情况
- 并联系统：一个子系统能运行，所有子系统都能正常运行，当所有子系统失效即总系统失效。
可靠度：先计算失效率（1 — 当前子系统可靠度），再把每个子系统失效率相乘，最后用 1 相减即为总系统的可靠度。
（2）n模冗余系统与混合系统：
n模冗余模型：多个子系统的结果全部汇总到表决器做表决决定（一般少数服从多数）
12、差错控制
- 校验码 —— 循环校验码CRC：可以检错，但不能纠错
原理：在进行信息的编码时，在其尾部加入校验信息，加入校验信息后，使得编码后的数据能够与循环校验码的生成多项式相除余数为0。其中除法为模二除法。
模二除法：在做除法运算的过程中不计其进位的除法。其中每一个对应位是取异或操作。结果为原始 文前面部分加余数部分，总位数不变，即余数部分为校验位。
- 校验码 —— 海明码
校验位为与整个编码中2^n位，其他位置填充信息位。其中4位置为信息个数，r为校验位个数。
海明码不仅可以检错，还可以纠错。1的位置即为出错位置。
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