计组学习
计算机系统的层次结构
计算机的性能指标
存储器的性能指标
CPU的性能指标
计算机系统性能评价
MIPS = f/CPI
系统整体的性能指标
各种字长
进位计数制
任意进制->十进制
二进制<—>十进制
十进制->任意进制（75.3）
整数部分
小数部分
真值和机器数
BCD码
8421码(有权)
余3码(有权)和2421码(无权)
字符与字符串
ASCII码
数字，字母若以8421码表示则
数字48（0011 0000）刚好为0，57（0011 1001）刚好为9，字母同理
汉字的表示和编码
字符串
英文字符串
带中文字符串
奇偶校验码
码字，码距
由若干位代码组成的一个字叫码字
将两个码字逐位进行对比，具有不同位的个数称为两个码字间的距离
一种编码方案可能有若干个合法码字，各合法码字间的最小距离称为码距
设码距为d
当d=1时，无检错能力；当d=2时，有检错能力；当d=3时，若设计合理，可能具有检错，纠错能力
奇偶校验码
奇偶校验校验失败情况：
若接收到的数据有偶数位发生变化，则校验会失败
为什么奇偶校验码的码距为2？
因为 对于奇校验码来说，任意两个校验码之间，如果想不同，最少变换两个位置的码元才可以完成。
例如对于10011来说，如果我任意反转一个码元，1的个数肯定为偶数个，所以我至少反转两个才可以是另一个奇校验码，而反转的这个数字个数就是奇校验码的码距。
海明码
奇偶校验码的局限性：
能发现奇数位错误，但无法确定是哪一位出错
海明码校验思路
海明码求解步骤
确定海明码的位数
确定校验位的分布
求校验位的值
纠错
补充
定点数
定点数与浮点数
无符号数
有符号数的定点表示
原码
表示范围
反码
反码： 若符号位为0，则反码与原码相同
若符号位为1，则数值为全部取反
表示范围
补码
补码： 正数的补码=原码
负数的补码=反码末位+1
表示范围
移码
移码： 补码的基础上将符号位取反。
注意：移码只能用于表示整数
表示范围
原码补码移码的作用
原码补码实现加减运算
补码的作用：使用补码可将减法操作转变位等价的加法，ALU中无需集成减法器。
执行加法操作时，符号位一起参与运算
问题
当(-100)+(-100)时如何判断溢出？
移码表示的整数很方便对比大小
移位运算
算术移位
原码的算术移位
符号位保持不变，仅对数值位进行移位（小数同理）
反码的算术移位
补码的算术移位
总结
逻辑移位
循环移位
加减运算和溢出判断
原码的加减运算
补码的加减运算
[A+B]补 = A补 + B补
[A-B]补 = A补 + [-B]补
溢出判断
方法一：采用一位符号位
方法二：根据数据位进位情况
方法三：采用二位符号位
双符号位补码又称：模4补码
单符号位补码又称：模2补码
注：双符号位不会增加存储的空间，实际存储只存储1个符号位
解决溢出
符号扩展
乘法运算
原码一位乘法
补码一位乘法
除法运算
原码除法
补码除法
强制类型转换
数据的存储和排列
大小端模式
边界对齐
浮点数的表示与规格化
表示
规格化
IEEE 754
IEEE754标准
表示范围
特殊情况
浮点数的运算
加减运算
舍入
强制类型转换
电路的基本原理，加法器的设计
ALU
最基本的逻辑运算
复合逻辑
同或
德摩根律（反演律）
一位全加器
串行进位的并行加法器
存储器的基本结构
存储器的容量
存储单元：在存储器中有大量的存储元，把它们按相同的位划分为组，组内所有的存储元同时进行读出或写入操作，这样的一组存储元称为一个存储单元。
存储字：存储字是指存放在一个存储单元中的二进制代码组合。
存储字长：存放在一个存储单元中的二进制代码位数
存储字长对应数据线个数
存储单元个数对应地址线个数
寻址
半导体存储器RAM
DRAM的刷新
半导体存储器ROM
主存与cpu的连接
主存容量扩展-位扩展（并联）
主存容量扩展-字扩展（串联）
两种扩展方式
高速存储器
局部性原理
性能分析
命中率和缺失率
平均访问时间
例题
地址映射方式
cache的基本工作原理
地址映射
全相联映射
直接映射
组相联映射
比较
替换算法
LRU组相联例子
写策略
命中
不命中
全相联映射例子
直接映射例子
组相联映射例子
cache容量例子
虚拟存储器
页式虚拟存储器
段式虚拟存储器
端页式虚拟存储器
指令系统
指令的定义
注意：一台计算机只能执行自己的指令系统，不能执行其他系统的指令
指令格式
扩展操作码
指令寻址
寻址
按字寻址
按字节寻址
三个字长
顺序寻址和跳跃寻址
数据寻址
寻址方式
立即寻址
直接寻址
间接寻址
寄存器寻址
注意： 寄存器寻址类似直接寻址，只是操作数由直接寻址里的主存换到了寄存器中
寄存器间接寻址
隐含寻址
偏移寻址
基址寻址
变址寻址
相对寻址
堆栈寻址
CISC和RISC
中央处理器
CPU的功能和基本结构
运算器和控制器的功能
运算器的基本结构
总线模式
特点： 结构简单，容易实现，但数据传输存在较多冲突的现象，性能较低
暂存寄存器：用于暂存从主存读来的数据，这个数据不能存放在通用寄存器中，否则会破坏其原有功能
累加寄存器：它是一个通用寄存器，用于暂时存放ALU运算的结果信息，用于实现加法运算
控制器的基本机构
CPU的基本结构
指令执行过程
指令周期
机器周期
指令周期流程
取指周期
间址周期
执行周期
中断周期
指令执行方案
数据通路和单总线
数据通路
数据通路：数据在功能部件之间传送的路径
总线
cpu内部单总线方式
例题
取指周期
间址周期
执行周期
输入输出系统
IO系统基本概念
IO系统基本组成
IO方式
输入输出
外部设备
外存储器
磁盘
微程序
控制器的设计思路
微程序的基本思想
控制存储器
微指令的格式
微指令的编码方式
微指令的地址形成方式
微程序控制的基本概念
微程序控制单元的设计
硬布线和微程序的比较
