David_house的博客

冯诺依曼计算机工作原理组成硬件系统运算器控制器存储器输入输出设备软件系统硬件与软件系统间的关系计算机的层次结构工作原理存储程序：将程序放在计算机的存储器中程序控制：按指令地址访问存储器并取出指令，经译码依次产生指令执行所需的控制信号，实现对计算的控制，完成指令的功能组成硬件+软件硬件系统主机：CPU（运算器+控制器）、内存外设：输入设备、输出设备、外存设备总线：地址线、数据线、控制线运算器基本功能：执行算数运算和逻辑运算基本结构：控制器基本功能产生指令执行过程所

指令流水概念原理影响指令流水效率加倍的因素影响指令流水线性能的因素流水线性能流水线的多发技术流水线结构概念指令流水是指为提高处理器执行指令的效率，把一条指令的操作分成多个细小的步骤，每个步骤由专门的电路完成。原理指令的串行执行总有一个部件空闲指令的二级流水若取指和执行阶段时间上完全重叠，则指令周期减半，速度提高一倍影响指令流水效率加倍的因素执行时间>取指时间解决办法：在取指令部件和执行指令部件之间加上指令部件缓冲器，可将取出的多条指令放入指令部件缓冲器，执行部件在执行

指令周期基本概念基本概念指令周期取出并执行一条指令所需的全部时间每条指令的周期不同由于各指令的功能不同，他们的周期也是不尽相同的。eg：NOP（空操作）：只有取指周期ADD（加操作）：指令周期有取指周期和执行周期两个阶段具有间址寻址的指令周期取指周期：把指令地址从内存中取出间址周期：把操作数地址从内存中取出执行周期：把操作数从内存中取出指令周期流程...

CPU的功能和组成CPU的组成CPU功能运算器功能运算器的功能CPU的主要功能CPU结构框图CPU的寄存器用户可见寄存器控制和状态寄存器控制寄存器状态寄存器CPU的控制单元CUCPU的组成CPU即中央处理器，早期由运算器和控制器两大部分组成，随着科技的发展，现在的CPU基本由运算器、cache、控制器三大部分组成CPU功能运算器功能取指令分析指令执行指令，发出各种操作命令控制程序输入及结果输出总线管理处理异常情况和特殊请求运算器的功能实现算数运算和逻辑运算CPU的主要功能

定点加减法运算补码加减运算公式溢出判断补码加减运算公式加法整数：[A]补+[B]补=[A+B]补小数：[A]补+[B]补=[A+B]补减法整数：[A-B]补=[A+(-B)]补=[A]补+[-B]补小数：[A-B]补=[A+(-B)]补=[A]补+[-B]补注意连同符号位一起相加，符号位产生的进位自然丢掉例题设机器字长为8位，含一位符号位，A=15，B=24，用补码求A-B。解：A=(15)10=(0001111)2B=(24)10=(0011000)2[A]补=0,0001

计算机组成原理之浮点表示浮点表示法浮点表示法定义把一个数的有效数字和数的范围在计算机的存储单元中分别予以表示，这种把数的范围和精度分别表示的方法叫做浮点表示法浮点数的一般形式N=M*rE其中，M称为浮点数的尾数，E称为浮点数的指数，也叫阶码，r称为浮点数的基数。计算机中r取2,4,8,16等；S取小数，可正可负；E取整数，可正可负。...

数的定点表示定义定点表示形式小数点在数符后面小数点在数值后面定义定点表示：小数点按约定的方式标出定点表示形式小数点在数符后面此时，所表示的数都是纯小数，且取值范围在 -（1-2-n）~1-2-n之间小数点在数值后面此时，表示的数均为纯整数，取值范围为 -（2-n-1）~2-n-1...

移码表示法移码移码的定义移码和补码的关系移码移码的定义其中，x为真值，n为整数真值的位数。举例：①x=+10100，[x]移=25+0,10100=1,10100②x=-10100，[x]移=25+（-0,10100）=0,01100注意：用逗号将符号位和数值位分开因为移码通常用于表示浮点数的阶码，而阶码又是个K位的整数，所以这里只说整数的移码的用法+0和-0的移码相同移码和补码的关系补码与移码只差一个符号位。对一个数补码的符号位取反得到该数的移码；对一个数移码的符号位取反得

计算机组成原理之补码表示法补数补码补码的引入补码的定义利用原码求补码补数在学习补码之前，我们要了解一下补数。补数，顾名思义，就是互补的数。例如：时针转一圈为12小时，当时钟指示为六点，想要它指向三点，可以按顺时针方向将分针转九格，也可以逆时针方向转三格，结果是一致的。事实上，任何时候时针向顺时针转九格和逆时针转三格的效果都是一致的。如果我们将方向定位正负，在12这个计量范围之内，+9和-3就是互补的。数学上称这个12为模写作（mod12），而称+9是-3以12为模的补数。补码应用于计算机中

无符号数当无符号数保存在计算机的寄存器中，寄存器的位数反映无符号数的表示范围。eg：将无符号数保存在8位的寄存器中，此时无符号数的二进制表示范围是00000000~11111111，转换成十进制是0 ~ 255。有符号数有符号数分为数值和符号两部分。机器数与真值真值：带符号的数机器数：符号数字化的数原码表示法定义：其中，x为真值，n为整数的位数。例如：二进制数：+1110用原码表示法就表示为：0,1110；-1110用上面的公式计算：[x]=24-(-1110)=24+1110=

计算机组成原理入门之基本概念计算机分类计算机的发展计算机软件计算机硬件冯诺依曼计算机计算机的五大部件其他部件计算机系统的层次结构计算机分类计算机总体上分为两大类：电子模拟计算机和电子数字计算机数字计算机可分为：通用机和专用机通用机根据各种性能又可分为：超级计算机、大型机、中型机、服务器、PC机、单片机、多核机计算机的发展第一代：电子管计算机第二代：晶体管计算机第三代：中小规模集成电路计算机第四代：大规模和超大规模集成电路计算机第五代：巨大规模集成电路计算机计算机软件概念：凡是应