數值1數值-1
1-1原碼
0000 0001
1000 0001
1000 0010(-2)
反碼0000 0001
1111 1110
1111 1111(-0)
補碼0000 0001
1111 1111
0000 0000(0)
移碼0000 0001
0111 1111
1000 0000
反碼(針對於負數)：原碼符號位不變，其餘各位取反;
補碼(針對於負數)：反碼基礎上加1;
移碼(針對於負數)：補碼基礎上，符號位取反，其餘各位不變。
在1-1的運算過程中，原碼得到的結果是(-2)反碼得到的結果是(1111 1111)得到結果的原碼為(1000 0000)為-0而補碼得到的結果是0，移碼得到的結果是(1000 0000)得到結果的原碼為0.所以補碼和移碼得到了真確答案。
浮點數表示：
n=m*r^e 其中m稱為尾數，e是指數，r為基數
計算方法:對階--------->尾數計算---------->結果格式化
例：1.0*10^3+1.19*10^2
= 1.0*10^3+(1.19/(10*(3-2)))*10^3=(1.0+0.119)*10^3=1.119*10^3
主機：主儲存器+cpu(運算器+控制器)
運算器：算術邏輯單元(alu)，累加暫存器(ac)，資料緩衝暫存器(dr，運算時存放資料)，狀態條件暫存器(psw運算過程中的標誌位)
控制器：程式計數器(pc)，指令暫存器(ir)，指令解碼器，時序部件
計算機體系結構分類--flynn(根據屬性和功能不同而劃分的計算機理論組成部分及計算機基本工作原理、理論的總稱)
單指令流單資料流(sisd):控制部分：1，處理器：1，主存模組：1， 代表：單處理器系統(微控制器)
單指令流多資料流(simd):1,n,n 特點：各處理器以非同步的形式執行同一條指令 並行處理機，陣列處理機，超級向量處理機
多指令流單資料流(misd):n,1,n 特點： 不實際
多指令流多資料流(mimd):n,n,n 特點：能夠實現作業、任務、指令等各級全面並行 多處理機系統，多計算機
cisc(根據不同使用者做不同指令，多年以前)與risc
指令系統型別
指令定址方式
實現方式
其他cisc(複雜指令集cpu)
數量多，使用頻率差別大，可變長格式
支援多種
微程式控制技術(微碼)
研製周期長
risc(精簡指令集cpu)
數量少，使用頻率接近，定長格式，大部分為單調期指令，操作暫存器，只有load(讀取)/store(存入)操作記憶體
支援方式少
增加了通用暫存器;硬佈線(快)邏輯控制為主;適合採用流水線
優化編譯，有效支援高階語言
流水線(必考，計算)
流水線是指在程式執行時多條指令重疊進行操作的一種準並行處理實現技術。各種部件同時處理是針對不同指令而言的，它們可同時為多條指令的不同部分進行工作，以提高各部分的利用率和指令的平均執行速度。
指令的操作過程：取值-->分析-->執行
流水線計算
流水線週期為執行時間最長的一段。(執行一項任務，最耗時的那一部分的時間)
流水線計算公式：(由於對第一條指令的執行時間有爭議，所以會有兩個公式)(考試時，優先選用理**式)
1條指令執行時間+(指令條數-1)*流水線週期
理**式：(t1+t2+...+tk)+(n-1)*δt
實踐公式：(k+n-1)*δt[把第一條指令的每一段都看成是1個流水線週期]
例：若指令流水線把一條指令分為取值、分析的執行三部分，且三部分的時間分別是取值2ns,分析2ns,執行1ns。那麼，流水線週期是多少？100條指令全部執行完畢需要的時間是多少？
週期：2ns;
流水線吞吐率(tp)計算：
在單位時間內流水線所完成的任務數量或輸出的結果數量。
tp=指令條數/流水線執行時間=100/(203ns)
流水線最大吞吐率：
tp(max)=1/δt=1/(2ns)
流水線的加速比:
流水線的效率：
是指流水線的裝置利用率。
e=n個任務占用的時空區/k個流水段的總的時空區=t0/(k*tk)
層次化儲存結構：
按速度：
cpu(暫存器)>cache(快取記憶體區)>記憶體(主存)>外存(輔存[硬碟、光碟、u盤])
由於時間區域性性[將迴圈體這種指令存放在cache直接和cpu傳遞]cache極大地提公升了速度
如果以h代表對cache的訪問命中率，t1表示cache的週期時間，t2表示主儲存器週期時間，以讀操作為例，使用「cache+主儲存器」的系統的平均週期為t3,則：
t3=h*t1+(1-h)*t2
(1-h)又稱為失效率(未命中率)
區域性性原理
時間區域性性
空間區域性性
工作集理論：工作集是程序執行時被頻繁訪問的頁面集合
主存
隨機訪問儲存器(ram)：dram(動態),sram(靜態)
唯讀儲存器(rom):mrom(掩模式)，prom(一次可程式設計)，eprom(可擦除的prom),快閃儲存器儲存器(快閃儲存器)
記憶體位址從ac000h到c7fffh，共有112k個位址單元，如果該記憶體位址按字(16bit)編址，由28片儲存器晶元構成。已知構成此記憶體的晶元每片有16k個儲存單元，則該晶元每個儲存單元儲存4位。
(c7fffh-ac000h+1)/2^10=112k
112k*16=28*16k*x x=4
磁碟結構與引數
訪問時間=尋道時間+等待時間(平均定位時間+轉動延遲)
尋道時間是指磁頭移動到磁軌所用的時間;等待時間為等待讀寫的扇區轉到磁頭下方所用的時間
匯流排
根據匯流排所處的位置不同，匯流排通常被分成三種型別
內部匯流排
系統匯流排(資料匯流排、位址匯流排、控制匯流排)
外部匯流排
系統可靠性分析
串聯系統：r=r1*r2*...*rn 式中rn為各個子系統
併聯系統：r=1-(1-r1)*(1-r2)*...*(1-rn)
n模冗餘系統(幾乎不考)與混合系統(串並聯混合常考)
差錯控制-crc與海明校驗碼
碼距：乙個編碼系統的碼距是整個編碼系統中任意(所有)兩個碼字的最小距離。(就是改變多少位可以把乙個碼字改成另外乙個碼字)
crc(迴圈校驗碼)(可以檢錯，不能糾錯)
模2除法是指在做除法運算的過程中不計其進製的除法。(異或操作)
例：原始報文為「11001010101」，其生產多項式為「x^4+x^3+x+1」。對其進行crc編碼後的結果是？
首先由多項式得到除數：11011(x^4,x^3,x,1前面係數為1x^2係數為0)
在將原始報文末尾加4(除數的位數-1)位後的數與除數進行模2除法得到餘數
原始報文+餘數(取除數-1位)就是編碼後的結果。
如果接收到的資料再和除數進行模2除法，得到的餘數為0則表示傳輸過程正常。
例中傳送報文為110010101010011
海明校驗碼(難點，常考)(檢錯,糾錯)
1，2，4，8...2^n都是校驗位
2^r>=4+r+1 r是校驗位的個數，4是資訊為的個數
計算機系統部件的千小時可靠度計算：由子系統構成串聯系統時，其中任何乙個子系統失效就足以使系統失效，其可靠度
等於各子系統可靠度的乘積；構成併聯系統時，只要有乙個子系統正常工作，系統就能
正常工作。設每個子系統的可靠性分別以
r1, r2... rn
表示，則整個系統的可靠度由下
式來求得：r=1-(1-r1)*(1-r2)*...*(1-rn)
例：
r總=r(1-(1-r)^2)^2
第一天筆記
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