408 计算机组成原理 随手记

第1章 计算机系统概述

  1.2 计算机系统层次结构

早期的冯诺依曼机的特点：
1）计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备5大部件组成
2）指令和数据以同等地位存于存储器内，并可按地址访存
3）指令在存储器内按顺序存放
4）早期的冯诺依曼机以运算器为中心 ，输入/输出设备通过运算器与存储器传送数据

现代计算机已经发展为以存储器为中心 ，使I/O操作尽可能地绕过cpu，直接在I/O设备和存储器之间完成，以提高系统的整体运行效率。

  1.3 计算机的性能指标

数据通路带宽：是指数据总线一次所能并行传送信息的位数。
响应时间：通常包括cpu时间（运行一个程序所花费的时间）与等待时间
cpu时钟周期：即主频的倒数，它是cpu中最小的时间单位
主频（cpu时钟频率） ：主频的倒数是cpu时钟周期，对于同一个型号的计算机，其主频越高，完成指令的一个执行步骤所用的时间越短，执行指令的速度越快。
CPI（Clock cycle Per Instruction）：执行一条指令所需的时钟周期数
cpu执行时间：指运行一个程序所花费的时间=cpu时钟周期数/主频 =（指令条数 *CPI ）/主频

MIPS（Million Instructions Per Second）：每秒执行多少百万条指令。MIPS=指令条数/(执行时间10⁶)=主频/(CPI10⁶)
MFLOPS：每秒执行多少百万次浮点计算，10^6
GFLOPS：每秒执行多少十亿次浮点计算，10^9
TFLOPS：每秒执行多少万亿次浮点计算，10^12
PFLOPS：每秒执行多少一千万亿次浮点计算，10^15
EFLOPS：每秒执行多少一百京次浮点计算，10^18
ZFLOPS：每秒执行多少十万京次浮点计算，10^21

第2章 数据的表示和运算

  2.1数制与编码

表示范围：

正数的原码、反码和补码都一样

原码和反码的0表示不唯一
补码和移码的0表示唯一

负数原码 <=> 补码：符号位不变，数值位取反，末位加1。
（快速：从右往左的第一个1的左边所有 “数值位” 取反）

补码减法：
[A]_补 - [B]_补 = [A]_补 + [-B]_补

[B]_补 <=> [-B]_补：全部位取反，末位加1。
（快速：从右往左的第一个1的左边 “全部位” 取反）

第3章 存储系统

第4章 指令系统

第5章 中央处理器

第6章 总线

第7章 输入/输出系统

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