计算机硬件基础

计算机硬件基础

2020年3月25日

10:40

（一）数据的表示***

+0，原码：0000 0000，反码：0000 0000，补码：0000 0000

0：

-0，原码：1000 0000，反码：1111 1111，补码：0000 0000

移码：符号位取反的补码

（二）计算机系统的组成与体系结构***

总线：包括数据总线、地址总线、控制总线

数据总线的宽度：一次可以传送多少位的二进制，单位：字长、八位、十六位

地址总线的位数：寻址的空间大小

冯诺依曼体系结构：

输入设备：

运算器：

算术逻辑单元ALU：数据，运算

累加寄存器AC：暂时存放参与运算的操作数或运算过程中的中间结果

数据缓冲寄存器：存放从存储单元中读取的指令和数据

状态条件寄存器：

控制器：对指令进行译码

程序计数器PC：获取指令，存放下一条指令的地址

指令寄存器IR： 正在运行的指令

指令的组成：操作码（指令的作用）+地址码（指令操作对象的位置）

指令译码机：操作码

时序部件：保证指令在执行构成中有条不紊的进行

存储器：

主存储器：存放指令和数据给CPU用

输出设备：

指令系统的寻址方式：

寻址：找到操作数（数据）所在的地址，扩大寻址空间，提高编程的灵活度

立即寻址：地址码直接指出了操作数本身，不需要额外的存储空间

变址寻址：地址码+基址=真正的地址 &101+4=&105-->270

直接寻址：地址码直接指出了操作数所在地址的值&103-->250

间接寻址：多一次缓存&102-->&100-->220

寄存器寻址：

寄存器间接寻址：

指令系统的类型：

Flynn

流水线：

吞吐率：执行n条指令所需要的时间，Tk：流水线执行n条指令所需要的时间--100/203ns

加速比：不采用流水线所需要的时间和采用流水线所需要时间的比值--500ns/203ns

（三）存储系统***

容量：CPU<缓存<主存<辅存 主存的容量大部分是RAM的

速度/成本：CPU>缓存>主存>辅存

存储器存储方式：

顺序存取：磁带

直接存取：硬盘，共享读写

随机存取：内存，按地址

相联存取： cache，按内容，提高cache的命中率

Chahe：

Cache的淘汰算法：

先进先出算法：

最近最少使用算法：

随机算法：

RAID技术：

RAID2.0：

快速重构

自动负载均衡

系统性能提升

自愈合

（四）可靠性**

失效率：单位时间内发生故障的概率

平均无故障时间MTBF：系统发生故障两个时间间隔的平均值

平均故障修复MTTR：修复一次故障所需要的平均时间

可用性：