1.计算机系统

1.1 概述

  • 计算机系统由硬件和软件组成

  • 软件

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    1
    2
    分为系统软件和应用软件
    软件的发展--->编程语言的发展

  • 硬件

    1
    2
    硬件的发展---->逻辑元件的发展--->
    电子管-晶体管-中小规模集成电路-大规模超大规模集成电路

  • 主存储器

    1
    由存储体,MAR(存储地址寄存器),MDR(存储数据寄存器)构成
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  • 运算器

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  • 控制器

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  • 计算机的工作过程

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  • 冯诺依曼特点:

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  • 计算机层次结构

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  • 存储器的性能指标

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  • CPU的性能指标

    1. CPU主频 CPI CPU执行时间 IPS FLOPS

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  • 数据通路带宽:数据总线一次所能并行传送信息的位数

  • 吞吐量:指系统在单位时间内处理请求的数量

  • 响应时间:用户向计算机发送请求,系统对该请求做出相应并获得他所需要的结果的等待时间

2.数据的表示和运算

2.1 进制转换

以前学了,这里不再赘述

2.2 BCD码

复习一下

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当相加的值不在范围里时,把答案+个6就能用8421表示了

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2.3 无符号整型

加法跟普通二进制加法一致

而减法则需要对减数进行一系列操作,把减法变加法

加完最高位丢弃

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2.4 有符号整型

因为原码相加的处理太复杂,因此发明了补码相加,这里还是指写出补码的减法,因为其他的没必要

要求一个数的负数,只要把它的全部位取反+1,之后相加即可

2.5 移码

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1
2
3
         原  			反				补			移
50-->    0011 0010  	0011 0010 		   0011 0010     1011 0010
-100-->  1110 0100		1001 1011		  1001 1100      0001 1100

2.6 定点小数

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3.电路的基本原理

复习一下电子电工技术

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3.1 并行进位加法器

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这个是普通的加法器把他们串联在一起,但是还是受到传播速度的限制,需要知道下面传来的C才能进行计算

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因此我们配置到C4就差不多了,支持4位+4位,要位扩展,就再串联一个加法器就好了

3.2 补码加减运算器

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无论是有符号数还是无符号数,都是这个底层逻辑,但是判断溢出的方式不同

3.3 加减运算与溢出判断

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3.4 标志位

  • OF—溢出标志位,值为最高位进位异或次高位进位,对于无符号数无意义

  • SF—结果的最高位,1为负数,0为正数,对于无符号数无意义

  • ZF—是否为0,为0值为1

  • CF:image-20241118235418668

3.5 定点码的移位运算

算术移位

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算术移位跟意思一样,就是有数学意义,记住补码左移补0右移补1;

逻辑移位

全补0

3.6 原码的乘法运算

给个例子,看了就懂image-20241125150919630

有关运算器ALU ACC MQ X

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3.7 原码的除法运算

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  1. 恢复余数法
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  1. 加减交替法

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3.8 c强制类型转换

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3.9 浮点数的表示

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  • 浮点数尾数的规格化

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​ image-20241206133243266

eg:

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没有说含,就是分开来写,先把128.75化成二进制,然后把小数点移到最前面,按照顺序写下

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对于反码和补码,只要关心阶码即可

3.10 IEEE 754

记住公式:

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eg:

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对阶—->计算两阶码差—>负数要用补码

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在IEEE下:

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参考视频:王道计算机考研 计算机组成原理_哔哩哔哩_bilibili

4.题目

1.cache

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2.LRU

当需要替换块时，淘汰最近最少使用的块。