【计算机组成原理】?万字长文?一篇搞定计组(持续更新中…)

 目录

第一章:计算机系统概述

计算机的发展:

计算机硬件的基本组成:

早期冯诺依曼机结构:

现代计算机的结构:

 总结:

 各个硬件的工作原理:

 主存储器的基本组成:

 运算器的基本组成:

  控制器的基本组成:

计算机的工作过程:

 总结:

计算机系统的多级层次结构:

 计算机的性能指标:

 存储器性能指标:

CPU的性能指标:

系统整体的性能指标:

 动态测试:

 第二章:数据的表示和运算

进位计数制:

 进制间的转换:/p>

BXD码:

8421码:

字符与字符串:

ASCIl码:

汉字的表示和编码:

数据校验: 

奇偶校验码:

海明校验码:

循环冗余校验码:

定点数的表示:

原码、补码、移码作用:


第一章:计算机系统概述

计算机系统 = 硬件 + 软件

  • 硬件:计算机实体,如主键,外设等
  • 软件:由具有各类特殊功能的程序组成
    • 系统软件:用来管理整个计算机系统,例如:操作系统,数据库管理系统(DBMS),标准程序库, 络软件,语言处理程序,服务程序……
    • 应用软件:按任务需要编制成的各种程序。

计算机性能的优劣取决于“软”、”硬”件功能的总和!!!

计算机的发展:

计算机硬件的基本组成:

早期冯诺依曼机结构:

存储程序:指将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器,然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令,以后就按该该程序的规定顺序执行其他指令,直至程序执行结果。

 输入设备:将信息转换成机器能识别的形式。

存储器:存放数据和程序。

运算器:算数运算和逻辑运算。

输出设备:将结果转换成人们熟悉的形式。

控制器:指挥程序运行。

现代计算机的结构:

 CPU = 运算器 + 控制器

 总结:

 各个硬件的工作原理:

 主存储器的基本组成:

MAR位数反映存储单元的个数

MDR位数=存储字长

 运算器的基本组成:

  控制器的基本组成:

完成一条指令:取指令(PC) + 分析指令(IR) + 执行指令(CU)

计算机的工作过程:

 总结:

计算机系统的多级层次结构:

  •  编译程序:将高级语言编写的源程序全部语句一次全部翻译成机器语言程序,而后再执行机器语言程序(只需翻译一次)
  • 解释程序:将源程序的一条语句翻译成对应的机器语言的语句,并立即执行。紧接着再翻译下一语句(每次执行都要翻译)

 计算机的性能指标:

 存储器性能指标:

总容量 = 存储单元个数 X 存储字长 bit (一个Byte == 8 bit)

CPU的性能指标:

CPU主频:CPU内数字脉冲信 振荡的频率!

系统整体的性能指标:

  • 数据通路带宽:数据总线一次所能并行传送信息的位数(各硬件部件通过数据总线传输数据)
  • 吞吐量:指系统在单位时间内处理请求的数量。它取决于信息能多快地输入内存,CPU能多快地取指令,数据能多快地从内存取出或存入,以及所得结果能多快地从内存送给一台外部设备。这些步骤中的每一步都关系到主存,因此,系统吞吐量主要取决于主存的存取周期。
  • 响应时间:指从用户向计算机发送一个请求,到系统对该请求做出响应并获得它所需要的响应结果的等待时间。通常包括CPU时间(运行以恶搞程序所花费的时间)与等待时间(用于磁盘访问、存储器访问、I/O操作、操作系统开销等时间)

 动态测试:

        基准程序:基准程序是用来测量计算机处理速度的一种实用程序,以便于被测量计算机性能可以与运行相同程序的其他计算机性能进行比较。


 第二章:数据的表示和运算

进位计数制:

真值:符合人类习惯的数字。

机器数:数字实际存到机器里的形式,正负 需要被“数字化”。

 

BXD码:

BCD:Binary-Code Decimal,用二进制编码的十进制

8421码:

(修正时,加上6(十进制),0110(二进制))

字符与字符串:

ASCIl码:

二进制 十进制 十六进制 字符/缩写 解释
00000000 0 00 NUL (NULL) 空字符
00000001 1 01 SOH (Start Of Headling) 标题开始
00000010 2 02 STX (Start Of Text) 正文开始
00000011 3 03 ETX (End Of Text) 正文结束
00000100 4 04 EOT (End Of Transmission) 传输结束
00000101 5 05 ENQ (Enquiry) 请求
00000110 6 06 ACK (Acknowledge) 回应/响应/收到通知
00000111 7 07 BEL (Bell) 响铃
00001000 8 08 BS (Backspace) 退格
00001001 9 09 HT (Horizontal Tab) 水平制表符
00001010 10 0A LF/NL(Line Feed/New Line) 换行键
00001011 11 0B VT (Vertical Tab) 垂直制表符
00001100 12 0C FF/NP (Form Feed/New Page) 换页键
00001101 13 0D CR (Carriage Return) 回车键
00001110 14 0E SO (Shift Out) 不用切换
00001111 15 0F SI (Shift In) 启用切换
00010000 16 10 DLE (Data Link Escape) 数据链路转义
00010001 17 11 DC1/XON
(Device Control 1/Transmission On)
设备控制1/传输开始
00010010 18 12 DC2 (Device Control 2) 设备控制2
00010011 19 13 DC3/XOFF
(Device Control 3/Transmission Off)
设备控制3/传输中断
00010100 20 14 DC4 (Device Control 4) 设备控制4
00010101 21 15 NAK (Negative Acknowledge) 无响应/非正常响应/拒绝接收
00010110 22 16 SYN (Synchronous Idle) 同步空闲
00010111 23 17 ETB (End of Transmission Block) 传输块结束/块传输终止
00011000 24 18 CAN (Cancel) 取消
00011001 25 19 EM (End of Medium) 已到介质末端/介质存储已满/介质中断
00011010 26 1A SUB (Substitute) 替补/替换
00011011 27 1B ESC (Escape) 逃离/取消
00011100 28 1C FS (File Separator) 文件分割符
00011101 29 1D GS (Group Separator) 组分隔符/分组符
00011110 30 1E RS (Record Separator) 记录分离符
00011111 31 1F US (Unit Separator) 单元分隔符
00100000 32 20 (Space) 空格
00100001 33 21 !
00100010 34 22
00100011 35 23 #
00100100 36 24 $
00100101 37 25 %
00100110 38 26 &
00100111 39 27
00101000 40 28 (
00101001 41 29 )
00101010 42 2A *
00101011 43 2B +
00101100 44 2C ,
00101101 45 2D
00101110 46 2E .
00101111 47 2F /
00110000 48 30 0
00110001 49 31 1
00110010 50 32 2
00110011 51 33 3
00110100 52 34 4
00110101 53 35 5
00110110 54 36 6
00110111 55 37 7
00111000 56 38 8
00111001 57 39 9
00111010 58 3A :
00111011 59 3B ;
00111100 60 3C <
00111101 61 3D =
00111110 62 3E >
00111111 63 3F /td>
01000000 64 40 @
01000001 65 41 A
01000010 66 42 B
01000011 67 43 C
01000100 68 44 D
01000101 69 45 E
01000110 70 46 F
01000111 71 47 G
01001000 72 48 H
01001001 73 49 I
01001010 74 4A J
01001011 75 4B K
01001100 76 4C L
01001101 77 4D M
01001110 78 4E N
01001111 79 4F O
01010000 80 50 P
01010001 81 51 Q
01010010 82 52 R
01010011 83 53 S
01010100 84 54 T
01010101 85 55 U
01010110 86 56 V
01010111 87 57 W
01011000 88 58 X
01011001 89 59 Y
01011010 90 5A Z
01011011 91 5B [
01011100 92 5C
01011101 93 5D ]
01011110 94 5E ^
01011111 95 5F _
01100000 96 60 `
01100001 97 61 a
01100010 98 62 b
01100011 99 63 c
01100100 100 64 d
01100101 101 65 e
01100110 102 66 f
01100111 103 67 g
01101000 104 68 h
01101001 105 69 i
01101010 106 6A j
01101011 107 6B k
01101100 108 6C l
01101101 109 6D m
01101110 110 6E n
01101111 111 6F o
01110000 112 70 p
01110001 113 71 q
01110010 114 72 r
01110011 115 73 s
01110100 116 74 t
01110101 117 75 u
01110110 118 76 v
01110111 119 77 w
01111000 120 78 x
01111001 121 79 y
01111010 122 7A z
01111011 123 7B {
01111100 124 7C |
01111101 125 7D }
01111110 126 7E ~
01111111 127 7F DEL (Delete) 删除

汉字的表示和编码:

数据校验: 

奇偶校验码:

海明校验码:

循环冗余校验码:

定点数的表示:

原码、补码、移码作用:

 

 

 

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