计算机组成原理笔记

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计算机组成原理

• 数据的机器层次表示
  • 采用补码表示的n位二进制带符号证书的有限范围：-n的(n-1)次方至2的（n+1）次方-1
  • 带符号为的数字总是用最高位表示（左边）符号位：0表示正数；1表示负数
  • 正数的补码，源码，反码都是一致的
  • 负数的源码取反，就是反码，符号位不变；补码是反码+1，符号位不变
  • 浮点数表示分为分阶和尾数两个部分
    • 两个浮点数相加先对阶
    • 小阶向大阶对齐，同时尾数右移n位
• 数据校验码
  • 检错码
    • 特点：检错，不纠错
    • 例如：奇偶检验码、CRC（循环冗余校验）
  • 纠错码
    • 特点：检错，也纠错
    • 例如：海明码
  • 模2运算
    • 时一种二进制算法，CRC检验技术中的核心部分
      • 加法、减法
        • 两个相同的数结果为0
        • 不相同的数结果为1
      • 乘法
        • 与四则运算乘法一致
      • 除法
        • 运算过程中，不考虑大小，只考虑位数
  • 奇偶校验码
    • 可以检错，不能确定错误位置
    • 有效信息位
      • 奇校验
        • 所增加的校验位保证1的个数为奇数
      • 偶校验
        • 所增加的校验位保证1的个数为偶数
  • 海明码
    • 数据n位，校验码x位
  • CRC
    • 多项式表示循环冗余检验过程
      • 则P表示除数=1101，根据多项式最高次幂决定被除数后面加0的个数
      • 运算过程中不考虑大小，考虑位数，余数为0，则接收，无差错；余数不为0，则丢弃
• 指令系统
  • 中央处理器
    • 控制器组成
      • 程序计数器（PC）
      • 指令寄存器（IR）
      • 指令译码器
      • 时序部件
      • 微操作控制信号和中断机构
    • 程序计时器(PC)
      • 存放下一条指令所在的单元地址
    • 累加器（AC）
      • 暂时存放ALU运算的结果信息
    • 指令寄存器（IR）
      • 临时放置当前从主存储器读出正在执行的一条指令
    • 地址寄存器
      • 保存当前CPU所访问的内存单元地址
  • 寻址
    • 指令寻址
      • 寻找下一条将要执行的指令地址
        • 顺序寻址
        • 跳跃寻址
    • 数据寻址
      • 寻找操作数的地址
        • 立即寻址
          • 执行速度最快
        • 寄存器寻址
        • 直接寻址
        • 简介寻址
  • RISC(精简指令系统计算机)
    • 指令总数最少
    • 基本寻址方式种类少
    • 指令格式少
    • 采用硬联线控制实现指令执行速度
  • CISC(复杂指令系统计算机)
    • 提供丰富的寻址方式
• 存储系统和结构
  • Cache
    • 工作由硬件自动完成
  • DRAM
    • 动态随机存储器
      • 常见系统内存，周期性刷新
  • SRAM
    • 静态随机存储器
      • 用于高速缓存
  • EEPROM
    • 带电可操作编程只读存储器
      • ROM
• 输入输出系统
  • DMA控制方式
    • 不经过CPU，直接在内存与外围设备之间进行交换处理
  • 程序查询方式
    • 是按照顺序执行的方式，由CPU完全控制，不能实现外设与CPU并行
  • 中断方式
    • 可以实现外设与CPU并行工作