第一章 计算机网络概论----1.1计算机系统基础知识
1.1.1 计算机系统硬件基本组成
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计算机系统 = 硬件 +软件 基本硬件系统 = 运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
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CPU 中央处理单元 = 运算器 、控制器。 CPU是核心，用于数据加工处理。
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存储器 分为 内部存储器、外部存储器。
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输入设备、输出设备 合成外部设备
1.1.2 中央处理单元
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CPU负责获取程序指令、对指令进行译码并加以执行
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1.CPU的功能
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程序控制，通过执行指令来控制程序的执行顺序。
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操作控制，一条指令功能的实现需要若干操作信号配合来完成。CPU产生每条指令的操作信号并将操作信号送往对应的部件，控制相应的部件按照指令要求来操作。
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时间控制，CPU对各种操作进行时间上的控制，即指令执行过程中操作信号的出现时间、持续时间及出现的时间顺序都需要进行严格控制。
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数据处理，对数据进行算术运算及逻辑运算等方式进行加工处理。最根本的任务。
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还需要对系统内外部的中断做出响应。
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2.CPU的组成
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CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成。
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1.运算器
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运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加寄存器、数据缓冲寄存器和状态条件寄存器组成，数据加工处理部件，用于各种算术和逻辑运算。运算器所进行的全部操作都是由控制器所发出的控制信号来指挥的，是执行部件。两个功能：
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执行所有的算术运算，执行所有的逻辑运算。
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ALU，负责处理数据，进行算术运算和逻辑运算。
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累加寄存器AC，为ALU提供一个工作区，例如减法运算，先把被减数取出存在AC，再取出减数和AC中内容相减再送回AC。运算的结果放在AC中，运算器至少要有一个AC。
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数据缓冲寄存器DR，用DR暂存由内存读写的一条指令或数据字，将不同时间段的读写数据隔离开。作用：作为CPU和内存，外设之间数据传送的中转站、操作速度上的缓冲。
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状态条件寄存器PSW，保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码，主要分为状态标志和控制标志。如运算结果进位标志C、溢出标志V、为0标志Z、为负标志N、中断标志、方向标志等。通常分别由1位触发器保存。通常算术操作产生一个运算结果（状态标志），逻辑操作产生判决（控制标志）。
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2.控制器
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控制器控制整个CPU的工作，包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑、中断控制逻辑几部分。
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指令控制逻辑要完成 取指令、分析指令、执行指令操作，其过程分为取指令、指令译码、按指令操作码执行、形成下一条指令地址。
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指令寄存器IR，CPU执行指令时，先把它从内存取到DR，再送入IR暂存，指令译码器根据IR的内容产生各种微操作指令。
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程序计数器PC，寄存信息、计数，又叫做指令计数器。程序执行：顺序执行，转移执行。程序起始地址送入PC，PC的内容就是程序第一条指令的地址，执行指令时，CPU修改PC内容+1，保持下一条指令地址。转移时要加上偏移量。
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地址寄存器AR，AR保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于内存和CPU存在操作速度上的差异，所以需要AR保存地址，直到内存读写操作完成。
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指令译码器ID，指令包含操作码和地址码两部分。对指令中的操作码字段进行分析解释，识别操作，向操作控制器发出具体控制信号。
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时序控制逻辑为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号。
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总线逻辑是为多个功能部件服务的信息通路的控制电路。
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中断控制逻辑是用于控制各种中断请求，根据优先级排队交给CPU处理。
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3.寄存器组
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分为专用寄存器、通用寄存器。运算器和控制器中的寄存器是专用寄存器，作用固定。
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3.多核CPU
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CPU中心的芯片就是核心，单晶硅制成，所有的计算、接收存储、处理数据都由核心执行。
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多核就是在一个单芯片上集成两个甚至多个处理器内核。每个内核都有自己的逻辑单元、控制单元、中端处理器等。
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AMD和intel的双核技术有所不同，AMD将两个内核做在一个晶元上，通过直连架构连接起来，集成度更高。intel是将放在不同核心上的两个内核封装。所有AMD称为双核，intel称为双芯。
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多核CPU的优点就是可以同时多任务处理。
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多线程是CPU交替转换执行多个任务，只不过交替的时间很短，用户感觉不出来。
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intel超线程技术是，双核可以看做4核，4核看做8核，但是逻辑处理器，速度比不过真正的4核 8核
1.1.3 数据表示
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机器数就是二进制数字，符号用0和1表示，机器数对应的实际值成为数的真值。
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无符号数表示正数，没有符号位。若小数点在机器数最低位之后，则是纯整数；若约定小数点在最高位之前，则是纯小数。
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有符号数最高位是符号位，0是正，1是负。
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1、带符号的机器数可以用原码、反码、补码、移码等编码方式
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原码表示法。数值X的原码记为[X]原
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+1 = 0 0000001 -1 = 1 00000001
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+127 = 0 1111111 -127 = 1 1111111
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+45 = 0 0101101 -45 = 1 0101101
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+0.5 = 0 ◊1000000 -0.5 = 1 ◊1000000
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反码表示法。正数的反码与原码相同，负数的反码是其绝对值按位取反
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+1 = 0 0000001 -1 = 1 1111110
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+127 = 0 1111111 -127 = 1 0000000
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+45 = 0 0101101 -45 = 1 1010010
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+0.5 = 0 ◊1000000 -0.5 = 1 ◊0111111
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补码表示法。正数的补码与反码、原码相同，负数的补码等于其反码的末位加1。0的补码是：+0 = 0 0000000 -0 = 00000000
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+1 = 0 0000001 -1 = 1 1111111
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+127 = 0 1111111 -127 = 1 0000001
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+45 = 0 0101101 -45 = 1 1010011
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+0.5 = 0 ◊1000000 -0.5 = 1 ◊1000000
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移码表示法。移码是在数X上增加一个偏移量来定义的，常用于表示浮点数中的阶码。实际上在偏移2 n-1的情况下，移码就是补码的符号位取反。
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+1 = 1 0000001 -1 = 0 1111111
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+127 = 1 1111111 -127 = 0 0000001
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+45 = 1 0101101 -45 = 0 1010011
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+0.5 = 1 ◊1000000 -0.5 = 0 ◊1000000
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2、定点数和浮点数
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1>定点数
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定点数就是小数点的位置固定不变的数。小数点的位置通常有两种方式：定点整数（纯整数，小数点在最低有效数值位之后）和定点小数（纯小数，小数点在最高有效数值位之前
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2>浮点数
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当机器字长为n时，定点数的补码和移码只能表示2^n个数，原码和反码只能表示2^n-1个数（因为0占了2个数），因此定点数的数值范围比较小。
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一个二进制数可以写成多种表达方式，如1011.10101 可以写成 2^4x0.101110101、2^5x0.0101110101等。
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总结就是 二进制数N = 2^E x F ，E叫做阶码，F称为尾数。用阶码和尾数表示的数称为浮点数。阶码是带符号的纯整数，尾数为带符号的纯小数。
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阶符 阶码 数符 尾数 浮点数的数值范围主要由阶码决定，精度主要由尾数决定。一般用规格化尾数，也就是尾数限定范围[0.5,1] [-1,-0.5]
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尾数M >=0 则M = 0.1xxxxxx...x x可为0，也可为1
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尾数M < 0 则M = 1.0xxxxxx...x x可为0，也可为1
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如果阶码用R位的移码表示，则整个浮点数的范围如下：最大的正数：+(1-2^(-M+1))x2^(2^(R-1)-1)最小的负数：-1x2^(2^(R-1)-1)
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- 3>浮点数工业标准
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(-1)S2E(b0b1b2b3...bp-1) (-1)S为浮点数的数符，S为0时表示正数，为1时表示负数；E为阶码，用移码表示；后面的是尾数，长度为P位，用原码表示。（注意：工业标准和定义的标准表示形式不同，最前面就是数符，没有阶符了。且尾数是隐藏1的）
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3中形式的标准数，单精度浮点数、双精度浮点数、扩充精度浮点数。注意指数偏移量不是128而是127，用128算完要减1
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规格化的值。
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例如在单精度格式下，阶码为 10110011时，偏移量是+127（01111111），则真值为 10110011 - 01111111 = 00110100,十进制52
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尾数部分约定小数点左边隐含一位1，所以单精度浮点数实际上的有效位数是24位，纯小数部分是23位，1<=M<2。在表示的时候左边的1不进行表示，只有计算的时候会加上去。
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例，将176.0625 转为单精度浮点数
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先转为二进制 10110000.0001 再规格化为 1◊01100000001x2^7 保证了b0为1，将b0去掉并扩展为规定的23位尾数 01100000001000000000000
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然后求阶码，7+127 = 134 10000110最后可得 0 10000110 01100000001000000000000
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- 3>浮点数工业标准
