软件设计师重要知识点——第一章——计算机组成与体系结构

目录

1.1数据的表示

1.2数值表示范围

1.3浮点的运算

1.4计算机结构

1.5计算机体系结构分类——Flynn

1.6指令的基本概念

1.7寻址方式

1.8CISC与RISC

1.9流水线

1.10层次化存储结构

1.11Cache

1.12主存——编址与计算

1.13总线

1.14串联系统与并联系统

1.15N模混合系统

1.16校验码

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欢迎读者阅读我的文章，这个系列主要是与软件设计师相关的知识点，将这些知识点进行了一个简单的归纳和总结，所以需要一定的计算机基础，可供刚开始学的朋友和复习的朋友进行梳理。创作不易，如果喜欢的话，点个赞支持一下吧！ 

1.1数据的表示

  (按权展开)

二进制： 

七进制：  

十进制转R进制（短除法）

二进制转八进制与十六进制

0x8E、（8E）16、8EH      H代表16进制

码制	数值1	数值-1	1-1
	0000  0001	1000  0001	1000  0010
反码	0000  0001	1111  1110	1111   1111
补码	0000  0001	1111  1111	0000   0000
移码	1000  0001	0111  1111	1000   0000

 

1.2数值表示范围

码制	定点整数	定点小数
原码	~	~
反码	~	~
补码	~	~
移码	~	~

 

 

 

 

 

 

 

1.3浮点的运算

表示：N=尾数×基数^指数                

过程：对阶>尾数计算>结果格式化

1.4计算机结构

1.5计算机体系结构分类——Flynn

体系结构类型	结构	关键特性	代表
单指令流丹数据流SISD	控制部分：一个  处理器：一个 主存模板：一个		单处理器系统
单指令流多数据流SIMD	控制部分：一个  处理器：多个 主存模板：多个	各处理器以异步方式执行同一条指令	并行处理机 阵列处理机 超级向量处理机
多指令流单数据流MISD	控制部分：多个  处理器：一个 主存模板：多个	不可能，不切实际的	目前没有，文献称流水线计算机为此类
多指令流多数据流MIMD	控制部分：多个  处理器：多个 主存模板：多个	能够实现作业、任务、指令等各级全面平行	多处理机系统多计算机

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6指令的基本概念

1.7寻址方式

立即寻址方式

直接寻址方式

间接寻址方式

寄存器寻址方式

寄存器间接寻址方式

1.8CISC与RISC

指令系统类型	指令	寻址方式	实现方式	其它
CISC（复杂）	数量多，频率差别大，可变长格式	支持多种	微程序控制技术（微码）	研制周期长
RISC（精简）	数量少，频率相近，定长格式，大部分为单周期指令，操作寄存器，只有Load/Store操作内存	支持方式少	增加了通用寄存器，硬布线逻辑控制为主，适合采用流水线	优化编译，有效支持高级语言

 

 

 

 

 

 

1.9流水线

流水线计算公式：一条指令执行时间+(指令条数-1)×流水线周期

（1）理论公式：（t1+t2+…+tk)+(n-1)×Δt

（2）实践公式：K×Δt+(n-1)×Δt

流水线吞吐率：TP=指令条数/流水线执行时间

流水线最大吞吐率：

1.10层次化存储结构

1.11Cache

t3：使用“Cache+主存储器”的系统的平均周期

h：Cache的访问命中率

t1：Cache的周期时间

t2：主存储器周期时间

1-h：又称为失效率（未命中率）

1.12主存——编址与计算

1Byte=8bit（位）   总片数=总容量/每片的容量

例如：

总容量：43FFH-4000H+1=4400H-4000H=400H 

              400H×16bit=2^10×16bit

每片的容量：(2^10×16bit)/4=256×16bit

1.13总线

一条总线同一时刻仅允许一个设备发送，但允许多个设备接收

数据总线  Data Bus

地址总线  Address Bus

控制总线  Control Bus

1.14串联系统与并联系统

 

 

1.15N模混合系统

1.16校验码