01.计算机组成和体系结构

大纲

1.数据的表示

二进制转十进制

其他进制转十进制

十进制转二进制

进制的相互转换

原码反码补码移码

• 机器字长：存放数值的寄存器的位数，如8位，16位。
• 真值：带有“+”或“-”符号的数称为真值。
• 机器数：把符号“数字化”的数称为机器数。

• 先将十进制转为二进制
  
• 在看用多少字节存储数据，如果是一个字节就8位，不够就左边补0，补够8位
  
• 最高位，最前面那个0是正，1是负
  

• 反码的符号位不变，其他位取反
  
• 补码的符号位不变，其他位取反，然后加1  (即在反码的基础上加1)

• 原码+反码：8位原码和反码能够表示数的范围是-127~127；
  
• 补码：8位补码能够表示数的范围是 -128~127。
  
• （在补码中用(-128)代替了(-0)，所以补码的表示范围为：(-128~0~127)共256个）
  

• 是向最高位进行对接
  

• 保证首位不能为0
  
• 且左边不能表示1位以上的数  

• 进位标志（C）
  
• 运算结果溢出标志（V）
  
• 运算结果为零标志（Z）
  
• 运算结果为负标志（N）
  
• 中断标志
  

• 386,468，奔腾都是单处理器系统
  
• 双核，四核，八核，已经不属于单处理器系统
  
• 现在pc已经不是单处理器系统，单片机见的比较多

• 阵列处理机为代表的，适合处理数组
  

• (理论情况，不具备实际意义)
  

• 指令流对应控制器
  
• 数据流对应处理器和主存模块
  
• 多指令单数据流的处理器只有一个

• K：是分了多少段(这里分了3段，取指，分析，执行)   所以 3
  
• n:  是多少条流水线  100条流水线 就100
  
• 三角t:就是分了的段数，最长的一条，例如下面最长时间是  2ns ,所以周期就是 2ns，花的时间最长的就是周期
  

• 长:完成这几个数据所要花的时间(用计算流水线的时间可以算)

• 宽: 是完成一个指令要的段数，这里是 4
  

•  就是计算每个数据，总共要花的时间

• 寄存器容量小，但是速度非常快
  
• 缓存不是必须的，cpu，可以跟内存直接数据交换，但是速度慢
  
• 按内容存取比按地址存取快的多
  
• 加入了缓存是可以提高运行速率，是一种性价比方案，成本不多，但是大大提高效率
  

• 命中率，寄存器，要读取数据，可以直接在缓存中就拿到，而不用再到内存，这就叫命中
  
• 未命中率，没在缓存命中，去内存中拿
  

• 时间局部性:就是刚刚访问的指令，又再次访问，例如循环中间的循环体
  
• 空间局部性:就是访问完这个，接着访问临近的单为，例如数组，都是相连的，要给数组初始化为0
  

• 工作集理论:就是将频繁访问的打包起来，放进cache,短时间内不被替换，从而提高效率
  

• RAM断电就没了
  
• ROM断电还能存
  

• 8是8个地址空间
  
• 4是每个地址有4个bit的容量
  

• 地址单元和存储单元所得是同一个东西，就是指有多少个存储地址的意思，例如上面的8*4位

• k个地址单元的意思，k就是1024，也就是2的10次方，就是除以2的10次方，例如1万有多少千类似
  
• 编址意思就是这个地址存多少字(bit)，例如图上的8*4，每个地址存4个bit
  

• 先一共多少地址位，接着乘以每个地址存多少个bit，求大长方形的面积
  
• 接着根据说一共多少个小长方形，组成一个大长方形，给你小长方形的个数，还有长度(地址数)，叫你

• 按照顺序来就是先记录R0再到R1....，以此按照排序类推
  
• 题目的使用单缓冲区的意思就是，将数据线记录到缓冲区中，单的意思是，不处理完，下一个就没有办法放进缓冲区，这里就是缓冲区处理花了3秒，就是处理要花三秒，才能将新东西放进缓冲区
  
• 所以看下图，R0处理完已经到了R2的开始位置，所以不是R1,要按照顺序，所以就要转一圈回到R1的开始位置，所以再次回到R1的开始位置一共花了(3+3+(33-3))=36,才能回到R1的开始位置
• 所以以此类推R0到R9就一共花了36*10
• 当处理完R9时，此时磁头已经到达了R10的初始位置，也就是说处理R10,

• 所以最长时间就是 36*10+6 = 366 秒
  

• 内部总线,是芯片旁边的，芯片级别的总线
  
• 系统总线，pci,vga,插件级别的总线，
  
• 外部总线，是和外部的接触的总线
  

• 常说系统32位的，就是数据总线32位，就是说一个字 32个bit位，总线的宽度就是32bit,一个周期传输的数据量就是32bit位
  

• 地址总线32位的，说明所代表的地址空间是2的32次方，4G的宽度，32位的操作系统，能管理的内存
  
• 就只有4g,当用作别的地址空间是，会更小一点，所以当我们用到的内存超过4g，就要用64位的系统了，否则管理不了这么多内存空间
  

• 是发送控制信号的
  

8.系统可靠性设计和分析

8.1串联系统和并联系统的可靠性

• 码距:即最多变化了多少个位，才转为另外一个码，就叫最小码距
  

• 将生成多项式，转为2进制形式，如下图说明第几位是1，生成的二进制形式为除数
  

• 就在被余数(报文)后面（生成多项式的个数-1)个0，如下面补5-1=4个零
  

• 接着将这两个进行模2除法，接着将的出来的余数，替换刚刚补位的四个零，即是crc校验码

• 接收方可以将收到的校验码，用多项式生成的二进制形式进行模2除法，得到结果余数是0，就没问题
  

• 如果信息位只有一个，则位数最少是3位，因为前面两位已经被占用
  
• 如果信息位有5个，则位数最少是9位
  

• 2的r次方 = x+ r +1      x是信息位数，r是校验码个数，如下图检验码位数3

• 将信息吗所在位数，全部转为2进制的表现形式，2的次方数，代表的是校验码所在的位数
  
• 接着看全部的信息码，共同影响了第几个校验码，列出公式
  
• 然后将影响了相同校验码的信息码进行异或等于相应的校验码，列出公式即可求解