软考笔记--计算机组成与体系结构

一、原/反/补/移码

　　1.原码：8位，最高位为符号位，0为正，1为负；中间位补0

　　2.反码：正数的反码与原码相同；负数的反码为其绝对值取反，符号位不变

　　3.补码：正数的补码与原码相同；负数的补码为其反码末位加1，符号位不变

　　4.移码：补码的符号位按位取反

    

　原码和反码中关于0的表示有两种，但是补码和移码中只有一种，负数符号表示的0 （1000 / 1000 0000）被认为规定为最小的负数值

 　例题：如果2x的补码是‘90H’,那么x的真值是（ -56 ）

　　解：先将‘90H’16进制转为2进制，4位，90H ----> 1001 0000（补码）

　　往回推反码，减1， 反码则为：1000 1111

　　往回推原码，按位取反，符号位不变，原码则为：1111 0000 

　　但需记住最高位为符号位，实际的值为  - 0111 0000

　　转为十进制  - (2的4次方 + 2的5次方 + 2的6次方) = - 112

　　所以2x为 -112，x为 -56

二、浮点数表示

　　运算过程：对阶 > 尾数运算  > 结果格式化

　　

 三、逻辑运算

　　

四、奇偶校验

　　奇偶校验，可检查1位（奇数位）的错误，但不可纠错

　　若有奇数个数据位出错，则可以检测出该错误但无法纠正错误

五、CRC循环校验码

　　可校验，不可纠错

　　编码方法：在K位信息码字后拼接R位校验码；具体会有多少位校验码要看其生成的多项式，（模二除法）

六、海明校验码

　　可检错，也可纠错  校验位的求取公式  2的r次方 大于等于  m+r+1  (m为信息位的个数，r为校验位的个数)    

　　

七、CPU（控制器与运算器）

　　

　　CPU访问速度：寄存器 > Cache > 内存 > 硬盘

　　

八、CISC与RISC比较，分哪些维度？

　　维度：指令数量，指令使用频率，寻址方式，寄存器，流水线支持，高级语言支持

　　CISC：复杂，指令数量多，指令使用频率差别大，寻址方式多

　　RISC：精简，指令数量少，主要操作寄存器，单周期，寻址方式少，多通用寄存器，流水线

九、流水线技术（并不会提高单条指令的执行速度）

　　

　　流水线执行时间计算

　　流水线周期为执行时间最长的一段所需要的时间

　　流水线计算公式为: 1条指令执行时间 + （指令数 -1）* 流水线周期 （理论公式）

　　实践公式：执行步骤数K * 流水线周期 + （指令数 -1）* 流水线周期 

　　例题：假设一条指令可分为取指，分析，执行三步，所需执行时间分别为 2ms，4ms，1ms

　　若按串行执行10条指令，则需要 （2+4+1）*10 ms的时间

　　若按流水线（准并行），理论计算则需要: (2+4+1） + （10 -1）*4 的时间

　　实践计算则需需要： 3*4 + （10 - 1）*4 的时间

　　

　　流水线吞吐率计算

　　

十、层次化存储结构

　　分类

　　1.存储器位置：内存 & 外存

　　2.存取方式

　　1）按内容存取：相联存储器（Cache）

　　2）按地址存取：随机存取存储器（如内存）、顺序存取存储器（如磁带）、直接存取存储器（如磁盘）

　　3.工作方式

　　1）随机存取存储器RAM（如内存DRAM）

　　2）只读存储器ROM（如BIOS）

 

　　DRAM：动态随机存取存储器

　　SRAM：静态随机存取存储器

　　Cache：高速缓存

　　EEPROM：电可擦可编程只读存储器

十一、Cache

　　

　　

十二、主存编址计算

　  例题：内存按字节编址，地址从A0000H到CFFFFH的内存，共有（   ）字节，若用存储容量为64K x 8bit的存储器芯片构成该内存空间，至少需要（    ）片？

　  

　　计算公式

　　存储单元个数 = 最大地址 - 最小地址 + 1

　　总容量 = 存储单元个数 * 编址内容

　　总容量 = 单位芯片容量 * 片数

十三、输入输出技术

　　

　　

　　

十四、可靠性

　　

　　在实际应用中，一般MTTR很小，所以通常认为MTBF 约等于 MTTF

　　可靠性可以用MTTF/(1+MTTF)来度量 （平均无故障运行时间）

　　例题：由3个部件组成，每个部件的千小时可靠度都为R，该系统的千小时可靠度为 (1-(1-R)(1-R))R ，该系统的构成方式是（ C ） 式子要和结构保持一致

　　A.3个部件串联 串联的构成方式是：R*R*R

　　B.3个部件并联 并联的构成方式是：(1-(1-R)(1-R)(1-R))

　　C.前两个部件并联再与第三个串联  构成方式则为 (1-(1-R)(1-R))R

　　D.第一个部件与后两个部件并联构成的子系统串联  构成方式为 R(1-(1-R)(1-R))

十五、性能指标