码制
- 二进制运算要用补码来进行计算。
- 移码：补码的符号位按位取反。
- 定点小数的表示范围：人为补码定义1.00为最小即-1，最大就是全1即1-2^-(n-1)，
校验码
- 奇偶校验码，可检查1位（奇数位）的错误，不可纠错。
- CRC循环校验码，可检错，不能纠错，采用模2运算来求校验码。
- 海明效验码，可检错，也可纠错， 位数求取 2^r>=m+r+1，m是信息位的个数
CPU的组成（运算器和控制器）
运算器
- 算术逻辑单元ALU:数据的算术运算和逻辑运算
- 累加寄存器AC：通用寄存器，位ALU提供一个工作区，用在暂存数据
- 数据缓冲寄存器DR：写内存时，暂存指令或数据
- 状态条件寄存器（存在争议）PSW：存状态标志与控制标志
控制器
- 程序计数器PC：存储下一条要执行中指令的地址
- 指令寄存器IR：存储即将执行的指令
- 指令译码器ID：对指令中的操作码字段进行分析解释
- 时序部件：提供时序信号控制
寻址方式
指令格式： 操作码字段-地址码字段
- 立即寻址方式：操作数直接在指令中，速度快，灵活性差。
- 直接寻址方式：指令中存在的是操作数的地址。
- 间接寻址方式：指令中存放了一个地址，这个地址对应的内容是操作数的地址。
- 寄存器寻址方式：寄存器存在操作数。
- 寄存器间接寻址方式：寄存器内存放的是操作数的地址。
CISC与RISC
| 指令系统类型 | 指令 | 寻址方式 | 实现方式 | 其他 |
|---|
| CISC（复杂） | 数据多，使用频率差别大，可变长格式 | 支持多种 | 微程序控制技术（微码） | 研发周期长 | | RISC（精简） | 数据少，使用频率接近，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 | 支持少 | 增加了通用寄存器；硬布线逻辑控制为主；适用采用流水线 | 优化编码，有效支持高级语言 |
流水线
流水线计算公式：1条指令执行时间+（指令条数-1）*流水线周期
- 理论公式：(t1+t2+…+tk)+(n-1)*t
- 实践公式：k*t+(n-1)*t
吞吐率=指令条数/流水线执行时间
最大吞吐率=流水线周期的倒数
层次化存储结构
时间局部性：刚被访问的内容，立即又被访问
空间局部性：刚被访问的内容，附近的空间很快被访问。
Cache
| 冲突率 | 电路复杂度 |
|---|
| 直接相联映像 | 高 | 简单 | | 全相联映像 | 低 | 复杂 | | 组相联映像 | 中 | 择中 |
主存编址计算
- 存储单元：
存储单元个数 = 最大地址 - 最小地址 + 1 - 编址内容
按字编址：存储体的存储单元是字存档单元，即最小寻址单位是一个字。
按字节编制：存储体的存储单元是字节存档单元，即最小寻址单位是一个字节。 - 总容量 = 存储单元个数 * 编址内容
- 总片数 = 总容量 / 每片的容量
输入输出技术
- 程序控制（查询）方式
- 程序中断方式
- DMA方式
- 通道方式
- I/O处理机
总线
特点：分时双工
- 数据总线
- 地址总线
- 控制总线
可靠性
- 平均无故障时间：MTTF = 1 / λ，λ为失效率
- 平均故障修复时间：MTTR = 1 / u , u为修复率
- 平均故障间隔时间：MTBF = MTTR + MTTF
- 系统可用性：MTTF / (MTTR + MTTF) * 100%
|