《计算机体系结构基础》杂记（3）
记录下读胡伟武的《计算机体系结构基础》的一些知识点和扩展,第四部分，
1、计算机中数的表示
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二进制
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定点数
计算机中最常见的两种定点数表示方法：原码和补码。
现代计算机中基本都是采用补码来表示整数。
对于一个形如 A = an−1an−2 . . . a1a0 的补码表示，其值等于−2n−1 ×an−1 +an−2 . . . a1a0。如果an−1 是0，则补码和原码一样，A表示正的an−2 . . . a1a0；如果 an−1 是 1，则 A 表示 an−2 . . . a1a0 减去 10 . . . 02（共 n‑1 个 0）得到的数。 -
浮点数
2、 MOS 晶体管工作原理
3、逻辑电路
4、常见CMOS电路
5、定点补码加法器
///纲要///
- 一位全加器
2）行波进位加法器
所谓 “行波”，是指每一级的一位全加器将来自低位的一位全加器的进位输出 Cout 作为本级的进位输入 Cin，
3）先行进位加法器
主要思想是先并行地计算每一位的进位，由于每一位的进位已经提前算出，这样计算每一个的结果只需要将本地和与进位相加即可
6、减法运算实现
而‑B补 可以通过将B补“按位取反，末位加1” 的法则进行计算。所以，只需要将被减数直接接到加法器的A输入，减数按位取反后接到加法器的B输入，同时将加法器的进位输入Cin 置为1，就可以用加法器完成 A补‑B补 的计算了，如图8.23a 所示。
在此基础之上，可以将加法和减法统一到一套电路中予以实现，如图8.23b 所示，其中 SUB 作为加、减法的控制信号。当 SUB 信号为 0 时，表示进行加法运算；当 SUB 信号为 1 时，表示进行减法运算。
7、比较运算实现
8、移位器
移位运算通常有四种：逻辑左移、逻辑右移、算术右移和循环右移。
9、定点补码乘法器
1）补码乘法器
其中又定理需要计算和练习。
2）Booth乘法器
Booth 乘法的核心是部分积的生成，共需要生成 N/2 个部分积。
///熟悉公式和规则///
10、华莱士树
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单列。
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指令相关和流水线冲突
11、单周期处理器
简要描述一下这个处理器的执行过程：
- 复位信号将复位的 PC 装载到 PC 触发器内，之后的第一个时钟周期内，使用 PC 取指、译码、执行、读数据存储器、生成结果；
- 当第二个时钟周期上升沿到来时，根据时序逻辑的特性，将新的 PC 锁存，将上一个时钟周期的结果写入寄存器堆，执行可能的数据存储器写操作；
- 第二个时钟周期内，就可以执行第二条指令了，同样按照上面两步来执行。
12、流水线处理器
13、流水线前递技术
///多看,再整理///
14、流水线与异常处理
异常产生的来源包括：外部事件、指令执行中的错误、数据完整性问题、地址转换异常、系统调用和陷入以及需要软件修正的运算等。
异常可以分为可恢复异常和不可恢复异常。
- 任何一级流水发生异常时，在流水线中记录下发生异常的事件，直到写回阶段再处理。
- 如果在执行阶段要修改机器状态（如状态寄存器），保存下来直到写回阶段再修改。
- 指令的 PC 值随指令流水前进到写回阶段为异常处理专用。
- 将外部中断作为取指的异常处理。
- 指定一个通用寄存器（或一个专用寄存器）为异常处理时保存 PC 值专用。
- 当发生异常的指令处在写回阶段时，保存该指令的 PC 及必需的其他状态，置取指的 PC 值为异常处理程序入口地址。
15、提高流水线效率的技术
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