计算机组成原理学习笔记2

计算机性能指标

        吞吐量：信息流入、处理和流出系统的速率，主要取决于主存的存取周期

        响应时间：指的是从提交作业到改作业得到CPU响应所经历的时间，响应时间越短，吞吐量越大

        主频：指的是机器内部主时钟的频率，常用单位Hz、MHz等

        CPU时钟周期：主频的倒数，是CPU中最小的时间单位。

        CPU周期：又叫做机器周期，通常由用从内存读取一条指令字的最短时间来定义。一个指令周期通常由若干个CPU周期构成

        CPI、MIPS和FLOPS（三者位衡量运算速度的指标）

                CPI:执行一条指令所需要的时钟周期数

                MIPS：每秒可执行百万条指令数，如某机器每秒可执行800万条指令，即为8MIPS。

                FLOPS：每秒执行的浮点运算次数

   

        CPU执行时间：指的是CPU对某特定程序的执行时间

一些专业术语

        最低有效位：一个二进制数中的最低为，如1110中的0

        最高有效位：一个二进制数中的最高位，如0111中的0

        最低有效字节：一个二进制数中的最低字节，如0000 0000 1111 1111 1111 0000中的1111 0000（一字节等于8位）

        最高有效字节： 一个二进制数中的最高字节，如1111 1111 0000 0000 1111 0000中的1111 1111（一字节等于8位）

        基数：10进制基数位10，二进制基数为2，16进制基数为16，以此类推，几进制基数就为几

真值和机器数

        真值：即带有符号的数，比如+5，-.3.6

        机器数：将真值用二进制来表示，0表示正号，1表示负号，将真值完全数字化，就变成了机器数（机器数分为原码，补码。反码和移码，这里暂时不做笔记）

BCD码

        二进制编码的十进制数就叫BCD码

        常见的BCD码分为两类，有权BCD码（8421，2421，5421等）和无权BCD码（余3码，格雷码等）

        有权就是每一位都有自己的权重，比如8421码，每一位权重分别是’8‘ ‘4’ ‘2’ ‘1’

        8421码：就是用四位二进制数来表示一位十进制数‘0’~‘9’，再用十六进制数C（十进制12）表示“+”号，用十六进制数D（十进制13）表示”-“号，并且均放在数字串的最后

        如

        

当十进制数的位数为偶数时，在第一个字节的高4位补0，这里展示的两张图都为2字节

        如

        

        余3码：是一种无权BCD码，是在8421码的基础上加上十进制数3（二进制0011）形成的，因而称余3码。

        例如，十进制数9的8421 BCD码为1001，在1001的基础上加上0011就变为1100，故十进制数9的余3码就是1100。

字符和字符串

        字符编码：使用ASCII编码，共有128个字符，其中96个可打印字符，“A”的ASCII码为十进制65，“a”的ASCII码为十进制97，“0”的ASCII码为48，一般一个字节存放一个ASCII字符

        汉字编码：包括汉字的输入编码，汉字内码，汉字行码三种，用两个字节表示一个汉字。

        字符串的大小端存放：当主存字由2个或3个字节或4个字节反正多个字节组成时，在同一个主存中，可以按低位字节向高位字节的顺序存放字符串内容，也可以按高向低，取决于使用的机器。                              这个大小端在这里暂时不多做笔记。

校验码

        奇偶校验：在信息码的基础上加一个校验码。可以加在信息码前面或后面，分为奇校验和偶校验，奇校验就是加一位校验码后，使整个码字里面的1的个数是奇数，接收端收到后如果是奇数那就没错，不是就有问题，要求重发，偶校验同理。可见在数据中如果有一位数据发送改变，这种校验可以检测到，但不知道是在哪里出错了，并且如果出错的位的个数为偶数个，比如两位出错，四位出错等，那么就检测不出错误，所以能力有限

        循环冗余校验（CRC）码：这部分是重难点，需要单独写一篇笔记记录

        海明码：在信息字段中插入若干位数据，用于监督码字里的哪一位数据发生了变化，具有一位纠错能力

        

原码、反码、补码、移码

        原码：一个字节的的第一位被用做符号位，其余位表示数的绝对值

                比如 +106原码：01101010        -22原码：10010110

        反码：正数的反码与其原码一样，负数的反码就保持其符号位不变，其余位取反

                比如 +106反码：01101010        -22反码：11101001

        补码：正数的补码与其原码一样，负数的补码就是在其反码的基础上+1

                比如 +106补码：01101010        -22补码：11101010

        移码：将补码的符号位取反

                比如 +106移码：11101010        -22移码：01101010