【计网】第五章部分知识点

本文详细介绍了计算机网络中差错检测与纠错技术,如奇偶校验和CRC,以及多路访问协议如CSMA/CD和CSMA/CA的工作机制。此外,还讲解了MAC地址的作用,ARP协议的功能,交换机的过滤与转发,以及VLAN在隔离广播域中的应用。

差错检测和纠错技术

  1. 发送方接受的挑战:为避免比特差错,使用差错检测和纠错比特(error-detection and-correction,EDC)来增强数据D。由于传输中比特翻转,到达目的地的EDC’和D’可能不同。

  2. 接收方接受的挑战:只接收到D’和EDC’判断D’和初始D是否相同,接收方可能无法知道接收的信息中包含比特差错。

  3. 奇偶校验

    1. 单个比特校验:不够健壮。
    2. 二位奇偶校验(two dimensional parity):包含比特值改变的列和行的校验值都会出现差错。——检测到出错并纠正。
    3. 前向纠错(Forward Error Correction,FEC):接收方检测和纠正差错的能力。
  4. 检验和方法

    1. 互联网检验和(Internet checksum):数据的两个字节作为16比特的整数对待并求和,这个和的反码形成了携带在报文首部的互联网检验和。
    2. 对检验和方法的评价:分组开销小,差错保护相对较弱。
  5. 循环冗余检测

    1. 循环冗余检测(Cyclic Redundancy Check,CRC),也称为多项式编码(polynomial code),将发送的比特传看做是系数为0和1的一个多项式。
    2. CRC编码操作:发送方和接收方首先协商一个r+1比特模式,称为生成多项式(generator),表示为G。要求G的最高有效位为1。对于一个给定的数据D,发送方选择r个附加比特R,并附加到D上,用模2运算正好能被G整除。
    3. CRC差错检测过程:接收方用G除接收到的d+r比特,余数非0则出现差错。

多路访问协议

对于速率为Rbps的广播信道

  1. 充分利用资源:当仅有一个结点
<think>嗯,用户需要查找考研王道算机组成原理第四章的笔记内容。用户明确提到了"第四章",但未说明具体是哪个版本。根据常见的考研资料结构,第四章通常是"指令系统"。用户提供的参考引用[1]中提到了CPU执行指令的类比,这与指令系统的内容高度相关。这个类比生动地解释了中断类型:陷入(系统调用)、故障(缺页中断)、终止(硬件错误)、外中断(I/O中断)。这个素材可以融入第四章的讲解中。需要为第四章的核心知识点构建清晰框架:1指令格式部分要强调操作码和地址码的组成,特别是扩展操作码技术2寻址方式是重点难点,需区分指令寻址和数据寻址3CISC/RISC对比要突出考研常考点,如RISC的5大特征4结合真题分析指令执行流程,如取指-译码-取数-执行-回写各阶段考虑到用户是考研复习,准备在笔记中加入两个实用元素:1)标注高频考点(如寻址方式算、RISC特点)2)设置典型例题(如扩展操作码编码题)最后生成的问题要针对考研痛点:指令执行算题(时钟周期数)、寻址方式辨析、RISC优化原理等。这些问题能帮助用户自我检测对关键知识的掌握程度。注意到用户上次询问时系统给出了快速排序的示例,但当前问题完全属于算机组成原理范畴,无需涉及算法内容。将严格聚焦指令系统知识,保持学科纯粹性。</think>以下是考研王道《算机组成原理》第四章**指令系统**的核心笔记整理,结合大纲重点与高频考点: --- ### **一、指令格式** 1. **基本结构** $$ \text{指令} = \text{操作码} + \text{地址码} $$ - **操作码**:指明操作类型(如加法、跳转) - **地址码**:给出操作数地址(长度决定寻址范围) 2. **地址码数量分类** | 类型 | 地址码数量 | 示例指令 | 特点 | |------------|------------|------------------|--------------------| | 零地址指令 | 0 | `HALT` | 隐含操作数(如栈顶)| | 一地址指令 | 1 | `INC A` | 结果存回原址 | | 二地址指令 | 2 | `ADD A,B` | 结果覆盖一个操作数 | | 三地址指令 | 3 | `MUL A,B,C` | 结果存独立位置 | 3. **操作码设** - **定长操作码**:所有指令操作码长度固定(译码简单,但浪费空间) - **扩展操作码**:通过前缀区分不同长度操作码(如15/31/63条指令方案) ```plaintext 例:4位操作码中,1111表示切换到8位扩展码,可支持更多指令 ``` --- ### **二、寻址方式**(重点!) | 类型 | 有效地址算 | 特点与应用 | |--------------|----------------------------------|-------------------------------------| | **立即寻址** | 操作数 = 指令中的立即数 | 速度快,但数值范围受限 | | **直接寻址** | EA = 指令中的地址字段 | 访问固定内存单元 | | **间接寻址** | EA = (指令地址字段) | 可访问大范围内存,需多次访存 | | **寄存器寻址**| 操作数在寄存器中 | 最快,但寄存器数量有限 | | **基址寻址** | EA = (BR) + 偏移量 | BR内容由OS管理,支持程序重定位 | | **变址寻址** | EA = (IX) + 偏移量 | IX由用户设定,适合数组遍历 | | **相对寻址** | EA = (PC) + 偏移量 | 用于跳转指令,支持动态链接 | > 📌 **算题示例**: > 若PC=200H,指令中偏移量=50H(补码),则相对寻址的有效地址: > $$ EA = 200\text{H} + 50\text{H} = 250\text{H} $$ > *(注意:偏移量常为补码表示,负数需符号扩展)* --- ### **三、CISC vs RISC** | **特性** | **CISC**(复杂指令集) | **RISC**(精简指令集) | |----------------|------------------------------|------------------------------| | 指令数量 | 多(>200条) | 少(<100条) | | 指令长度 | 变长 | 定长(通常32位) | | 寻址方式 | 复杂(5-10种) | 简单(1-3种) | | 通用寄存器数量 | 较少(8-16个) | 较多(32-64个) | | 控制实现 | 微程序控制为主 | 硬布线控制为主 | | 典型架构 | x86 | ARM, MIPS, RISC-V | > 💡 **RISC核心优势**: > 1. 指令规整→适合流水线 > 2. 寄存器多→减少访存 > 3. 硬布线快→单周期指令多 --- ### **四、指令执行流程**(结合中断理解) 1. **基本阶段**: ```mermaid graph LR A[取指令] --> B[译码] B --> C[取操作数] C --> D[执行] D --> E[写回结果] ``` 2. **中断类比**[^1]: - **故障**:执行时缺操作数→访存调页→返回**本条指令**重试 - **外中断**:I/O完成信号→暂停当前指令→处理后继续 --- ### **五、高频考题方向** 1. **寻址方式算**(如基址+变址的组合寻址) 2. **扩展操作码编码**(给定指令数量,设最短平均码长) 3. **CISC/RISC对比分析**(结合流水线性能) 4. **指令执行时间算**(考虑多级流水、中断开销) > 📚 **真题示例**(2023年): > 某机指令长16位,操作码4位,地址码12位。若采用扩展操作码技术,最多可设多少条一地址指令? > **解**: > 操作码4位→基础指令数 $2^4=16$ 条 > 设一地址指令占用操作码 $k$ 位($k<4$),则: > $$ \text{一地址指令数} = 2^k - 16 $$ > 最大 $k=4$ 时,一地址指令数 $=16-16=0$(矛盾),故实际最多 $k=3$: > $$ \text{指令数} = 2^3 \times 2^{12} - 16 = 8 \times 4096 - 16 = 32752 $$ ---
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