进行一个计组的烂

2022-01-16

懒得看书，基本直接照抄ppt。
但这不是说ppt做的多好，这ppt糙的不行,很多细节还有问题。

第一章计算机概述

1.1 计算机的分类和应用

通用计算机分类如图：
面向应用的分类
- 通用计算机。具有计算机的标准形态，安装不同的应用软件，以相似的外观呈现并应用在各行各业。例如你的pc
- 专用计算机/嵌入式计算机。安装或嵌入到交通工具、仪器仪表、控制系统、通信设备和家电产品里的模块化计算机。
计算机的应用领域
- 科学计算
- 信息处理
- 实时控制
- 人工智能
- 计算机辅助设计
- 娱乐游戏

1.2 计算机的发展简史

1.2.1 计算机的五代变化

按时间顺序排
- 数据处理机
- 工业控制机
- 小型计算机
- 微型计算机
- 单片计算机

1.2.2和1.2.3跳了，没啥东西。

1.2.4 计算机的性能指标

书上直接给的是八个指标。ppt上还加了个容量，反正分开讲。

容量：
这里取地址寄存器位数为N，数据寄存器位数为M，则
$总容量存储单元个数存储字长存储单元个数存储字长$
机器字长：指处理机运算器中一次能够完成的二进制数运算的位数。（一般等于内部寄存器的位数）
主频/时钟周期：CPU的工作节拍受到主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率称为CPU的主频。 $时钟频率主频时钟周期$
CPI：每条指令执行所需要的时钟周期数，或每条指令执行所需的平均时钟周期数。 $指令耗时时钟周期$
。
- MIPS：每秒百万指令数 $指令总数程序执行时间$
- MFLOPS：每秒百万次浮点操作次数 $程序中浮点运算次数程序执行时间$
- GFLOPS：每秒十亿次浮点操作次数 $程序中浮点运算次数程序执行时间$
- TFLOPS：每秒万亿次浮点操作次数 $程序中浮点运算次数程序执行时间$
总线宽度：数据总线一次所能并行传送信息的位数
存储器带宽：单位时间内从存储器读出的字节数，一般用字
节数/秒表示。
吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息
量，单位是字节/秒（B/S）
响应时间：指从用户向计算机发送一个请求，到系统对该请
求作出响应并获得它所需要的结果的等待时间
- 包括CPU时间与等待时间
利用率：在给定的时间间隔内系统被实际使用的时间所占的比率，用百分比表示

1.3 计算机的硬件

照抄ppt，书上的细节懒得写了，如果考试要考那复习的时候再加上。

计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成
- 存储器：存放程序和数据
- 控制器：根据取得的指令向其他部件发出控制信号，完成指令规定操作
- 运算器：完成算术和逻辑运算操作，也称为数据通路
- 输入/输出设备：完成人与计算机的相互通信
在机器内部，指令和数据均已二进制码表示
- 指令由操作码和地址码组成
机器以运算器为中心，数据传送都经过运算器
采用存储程序的方式，编制好的程序和数据存放在同一储存其中，计算机自动完成逐条取出和执行指令的操作。故称为存储程序计算机

1.4 计算机的软件

计算机软件分类
- 系统程序：管理整个系统
- 应用程序：完成特定任务，使用系统软件提供的资源接口。
计算机软件层剖析
$计算机系统计算机结构处理器机器语言汇编语言高级语言$

1.5 计算机的层次结构

1.5.1 1.5.2 软件与硬件的逻辑等价性

硬件 – 能实现高速的算术逻辑运算功能，但难以实现较复杂的功
能或实现的代价太高
软件 – 易于实现各种复杂的算术逻辑运算功能，但是频繁的访存
操作制约了处理速度
从理论上讲，任何软件算法可以用软件实现，也可以用硬件实现，
即：软件和硬件在逻辑上等价

看的出来这老师很赶时间，上面这一大堆一次课就讲完了。

第二章运算方法和运算器

这一章东西就多了。

2.1 数据与文字的表示方法

2.1.1 数据格式

表示格式一般有以下几种
- 定点格式：数值范围有限，处理简单。
  - 机器中所有数据的小数点位置固定不变
  - 不使用记号“.”来表示小数点
  - 定点数表示成纯小数或纯整数
- 浮点格式：数值范围很大，处理过程复杂
- 十进制数格式
  - 非压缩BCD
  - 压缩BCD
定点数的表示方法
真值是机器数/机器码代表的实际的值，机器数是真值在机器中的表示
常用的（有符号数）机器码包括
- 原码、补码、反码、移码
原码表示法：
说白了就是第一位做符号位，后面的全部当作数据位。
- 定点小数：
- 定点整数：
- 0表示。分为+0和-0。+0第一位是0，其他都是0。-0第一位是1，其他的都是0.
  
  原码表示简单明了非常直观。但基于原码的加减法很容易出问题。
补码表示法：
- 定点小数：
- 定点整数：负数就是取反加一那一套仍然能用。
- 0的表示：就是全0，没有正负之分。
反码表示法：这个很直观，就是对于负数：1变成0，0变成1.
- 定点小数：
- 定点整数：
- 0的表示：+0就是全0，-0就是全1.
移码表示法：在真值X的基础上加一个常数偏移值bias，通常为.
四种表示方法的比较：
- 若表示的数为整数，则原码、反码和补码表示的都是这个数的二进制形式
- 最高位为符号位
  - 原码、反码、补码都是0表示正，1表示负
  - 移码是1表示正，0表示负
- 0的表示：
  - 补码和移码有唯一编码
  - 原码和反码有两种编码
- 移码和补码的尾码相同，只是符号位相反
- 补码、反码和移码的符号位在加减运算时可以当作为数值看待，但原码的符号位必须单独处理
数据格式长度：
算数移位的法则（有符号的移位法则）
- 符号位保持不动
- 正数：原码、补码、反码均补0
- 负数：
  - 原码：补0
  - 补码：左移补0，右移补1
  - 反码：补1
浮点数的表示：
一个任意进制数N可以表示为：
- M是浮点数尾数，是一个纯小数
- E是比例因子的指数，称为浮点数的指数，是一个整数
- R是比例因子的基数，在二进制机器中通常规定为2、8或16
机器浮点数的组成（比例因子基数取2）：
- 尾数通常为纯小数，用原码或补码表示。尾数的有效数字的位数决定了浮点数的表示精度
- 指数为定点整数，称为阶码，常用移码或补码表示，阶码的位数决定了浮点数的表示范围
IEEE 754浮点数标准：
- 如图：
- 真值: $（）$
- 小数字段Frac
  - 规格化数表示，隐含最高位1:
  - 非规格化数表示：
- 关于浮点数十进制和二进制的转换
  - 二进制转十进制：这个没什么好说，套公式就行
  - 十进制转二进制，先将纯小数转化为分数：
    - 如果分母是2的整数次方，则转换结果是准确的
    - 如果分母不是2的整数次方，则转换结果是近似的，这就要求：
      - 求出足够多的有效位
      - 根据精度要求截断多余的位
      - 按标准要求给出符号位、阶和尾数。
        
        前面的蓝色部分是直接对整数部分进行转换，后面的红色小数部分则是照搬每次计算后的整数位。
IEEE 754 32位浮点数总结（这图里的M指的是frac，ppt有问题）：
十进制数表示方法：
- 字符串形式：一个字节存放一个十进制的数位或符号位
- 压缩的十进制数：一个字节存放两个十进制的数位
  - 用四位二进制表示一位十进制，16个编码状态选用其中的10编码状态
  - 多种BCD方案
    - 8421
    - 余3
    - 循环

2.1.3 字符的表示方法

字符型数据用ascii码表示。共128个字符，7位二进制编码，最高位补0，凑足一字节。
汉字编码：
- 汉字输入到计算机-汉字输入编码
- 计算机内部的表示和存储-汉字内码
- 计算机向外部显示和打印-汉字字形（字模）码
汉字输入编码
- 数字编码。一般采用国际区位码。用所在的区和位对汉字进行编码，称为区位码，这个码是唯一的，且不会有重码字。
- 拼音码
- 字形编码
汉字内码：用于汉字存储和检索的机内代码。一般采用两个字节表示。英文字符的机内代码是七位ascii码，最高位为‘0’，为了与ASCII码相区分，汉字机内代码中两个字节的最高位均规定为‘1’.

汉字机内码、国标码和区位码三者之间的关系为：区位码（十六进制）的两个字节分别加20H（32）得到对应的国标码；汉字交换码（国标码）的两个字节分别加80H（128）得到对应的机内码；
汉字字模码（输出码）：用点阵表示的汉字字形代码。是汉字的输出形式。
校验码。书上就给了奇校验和偶校验，和以前学的一个意思。

2.2 定点加法、减法运算

省了，没啥好讲的。加完后取模，减法当加法算，正溢出负溢出，都是以前学过的。

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