2-2数据的机器层次表示

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北京理工大学考研813计算机专业基础

813计算机专业基础数据结构考查内容：数据结构主要考查考生以下几个方面：1.理解数据结构的基本概念；掌握数据的逻辑结构、存储结构及其差异，以及各种基本操作的实现。

2.掌握基本的数据处理原理和方法的基础上，能够对算法进行设计与分析。

3.能够选择合适的数据结构和方法进行问题求解。

应掌握的具体内容为：一、线性表（一）线性表的定义和基本操作（二）线性表的实现1.顺序存储结构2.链式存储结构3.线性表的应用二、栈、队列和数组（一）栈和队列的基本概念（二）栈和队列的顺序存储结构（三）栈和队列的链式存储结构（四）栈和队列的应用（五）特殊矩阵的压缩存储三、树与二叉树（一）树的概念（二）二叉树1.二叉树的定义及其主要特征2.二叉树的顺序存储结构和链式存储结构3.二叉树的遍历4.线索二叉树的基本概念和构造5.二叉排序树6.平衡二叉树（三）树、森林1.书的存储结构2.森林与二叉树的转换3.树和森林的遍历（四）树的应用1.等价类问题2.哈夫曼（Huffman）树和哈夫曼编码四、图（一）图的概念（二）图的存储及基本操作1.邻接矩阵法2.邻接表法（三）图的遍历1.深度优先搜索2.广度优先搜索（四）图的基本应用及其复杂度分析1.最小（代价）生成树2.最短路径3.拓扑排序4.关键路径五、查找（一）查找的基本概念（二）顺序查找法（三）折半查找法（四）B-树（五）散列（Hash）表及其查找（六）查找算法的分析及应用六、内部排序（一）排序的基本概念（二）插入排序1.直接插入排序2.折半插入排序（三）起泡排序（bubble sort）（四）简单选择排序（五）希尔排序（shell sort）（六）快速排序（七）堆排序（八）二路归并排序（merge sort）（九）基数排序（十）各种内部排序算法的比较（十一）内部排序算法的应用题型和分值填空题15%、选择题20%、问答题40%、算法题25%参考书目数据结构（C语言版）严蔚敏吴伟民清华大学出版社计算机组成原理考查目标1.理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念。

计算机中数的表示

我们日常使用的数据分成数值型数据和非数值型数据两大类，数值型数据采用十进制数制表示，如26.77、-19、470等，而非数值型数据一般是一些图型符号表示，如“ABC”、“语言”、“@&%☆⊕”等。

而现代电子计算机的数字电路只能表示开/关（或高/低）两个稳定的基本状态，所以在计算机世界中，任何数据都只能用两个基本状态来表示，用两个基本状态来表示数据的方法称为数的二进制表示。

数值型数据可以直接用二进制数表示，而非数值型数据需经过编码后转换成二进制数据表示。

在查看CPU寄存器中的数据或内容中的数据与指令时常以十六进制数制形式显示。

一、数值数据的表示1．数制数制（数的进制）也称为数字系统，每种数制都有一个基数，也就是单个数字能表示的在数字系统中一个数就是由某种进制可用数字符号组成的数字串，一个n位的数其一般格式为：D n-1D n-2…2D1D0，其中D是某一进制中的可用数字，脚标是该数字在数据中的数位序号，数位序号从一个数的整数部分的最低位以0开始编号，向左依次为0、1、2、…直到整数的最高位，向右为-1、-2、-3、…直到小数的最低位。

一个数字位于数据的不同位置其表示的大小是不同的，这种不同称为数位的权，数位的权等于基数的数位序号次方，记作b i，b是进制的基，i是数位序号。

一个数可以展开为位权表示法，或称按权展开求和式，如下所示。

D n-1D n-2…2D1D0= D n-1×b n-1+D n-2×b n-2+…+D1×b1+D0×b0。

（1）二进制数二进制数字系统中记数采用0和1两个符号来表示数据，基本运算规则是“逢二进一”。

一个二进制形式的数据就由0和1两个符号组成的位串，如10011011、-1101.101。

组成地进制数的每一个数位称为一个比特（bit）。

（2）十进制数十进制数字系统中记数采用0~9十个数字符号来表示数据，基本运算规则是“逢十进一”。

2020北京科技大学硕士研究生自命题考试大纲之871计算机综合（组成原理+数..

871计算机综合一考试大纲一、考试性质与范围本考试科目是计算机科学与技术学科硕士研究生入学的专业基础课程考试，旨在考察考生对计算机组成原理与数据结构基本原理和方法的掌握程度以及运用基本原理和方法分析、解决问题的能力。

考试范围包括计算机组成原理和数据结构。

二、考试基本要求计算机组成原理要求考生掌握：1.掌握计算机硬件系统的基本组成及工作机理，包括运算器的构成及工作原理；控制器的设计与实现方法；存储器及层次存储体系的概念及工作原理；输入/输出系统及工作方式。

并建立整机概念，各基本部件如何协调工作完成指定任务；2.理解计算机系统层次化结构概念，熟悉硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法；3.能够运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，并能对一些基本部件进行简单设计。

数据结构要求考生掌握：1.数据结构的基本概念、基本原理和基本方法；2.数据的逻辑结构、存储结构及基本操作的实现，能够对算法进行基本的时间复杂度与空间复杂度分析；能够运用数据结构基本原理和方法进行问题分析与求解，具备采用C或C++语言设计与实现算法的能力。

三、考试形式与分值答题方式为闭卷、笔试。

考试时间为180分钟，试卷满分为150分，其中：计算机组成原理75分数据结构75分四、考试内容I计算机组成原理1.计算机系统概述1）电子计算机与存储程序控制。

了解计算机的发展历史，掌握数字化概念、存储程序工作方式和冯诺依曼体制。

2）计算机系统层次结构计算机硬件的基本组成、计算机软件的分类、计算机的工作过程（1）计算机系统。

熟悉计算机硬件系统的组织、硬件与软件间的关系、计算机系统软硬件的逻辑等效性。

（2）掌握计算机系统的层次结构概念，了解系列机和软件兼容。

3）计算机性能指标吞吐量、响应时间；CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间；MIPS、MFLOPS。

2.数据的机器层次表示1）数值数据的表示。

数据结构设计

数据结构设计数据结构是计算机科学中非常重要的概念之一，它为存储和组织数据提供了一种框架。

在软件开发中，正确选择和设计适当的数据结构是实现高效算法和优化性能的关键步骤。

本文将讨论数据结构设计的基本原则和常见的数据结构类型。

一、数据结构设计的基本原则1. 存储和访问效率：数据结构的设计应考虑到存储和访问数据的效率。

这包括选择适当的数据结构类型以及优化存储和访问操作。

2. 数据一致性：数据结构的设计应确保数据的一致性。

这意味着对数据的增删改查操作要保持数据的正确性和完整性。

3. 简洁性和易用性：数据结构的设计应简洁明了，并易于使用和理解。

不同的数据结构类型在不同的应用场景中有其优势和劣势，应根据具体需求选择合适的数据结构。

二、常见的数据结构类型1. 数组(Array)：数组是最基本的数据结构类型之一，它可以连续存储多个相同类型的元素。

数组的访问时间复杂度为O(1)，但插入和删除操作的时间复杂度较高。

2. 链表(Linked List)：链表通过节点与节点之间的指针连接来实现数据的存储和访问。

链表的插入和删除操作时间复杂度为O(1)，但访问操作的时间复杂度较高。

3. 栈(Stack)：栈是一种后进先出(LIFO)的数据结构类型，它可以存储和访问元素。

栈的插入和删除操作时间复杂度为O(1)，但访问操作的时间复杂度较高。

4. 队列(Queue)：队列是一种先进先出(FIFO)的数据结构类型，它可以存储和访问元素。

队列的插入和删除操作时间复杂度为O(1)，但访问操作的时间复杂度较高。

5. 树(Tree)：树是一种具有层次结构的数据结构类型，它由节点和指向其它节点的链接组成。

树的插入、删除和访问操作时间复杂度取决于树的类型。

6. 图(Graph)：图是由节点和节点之间的连接关系组成的数据结构类型。

图中的节点称为顶点，连接关系称为边。

图的插入、删除和访问操作时间复杂度取决于图的类型。

三、数据结构设计的实际应用1. 数据库系统：数据库系统是大型软件系统中常见的应用之一。

南京航空航天大学计算机考研829大纲

一、计算机组成原理部分【目标】1. 理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式,具有完整的计算机系统的整机概念。

2. 理解计算机系统层次化结构概念,熟悉硬件与软件之间的界面,掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法。

3. 能够运用计算机组成的基本原理和基本方法,对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析,并能对一些基本部件进行简单设计。

【大纲】1.计算机系统概述(1). 了解计算机的发展历程;(2). 掌握冯?诺依曼计算机结构的特点,计算机硬件的基本组成与功能,计算机系统的组成(硬件+软件)及其层次结构,计算机的工作原理;(3). 掌握计算机的性能指标,具体包括CPU执行时间、CPI、时钟周期、主频、MIPS、MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS等;2.数据的机器级表示(1).掌握数制与编码:包括进位计数制及其相互转换,真值和机器数,BCD编码,字符与字符串,校验码;(2). 熟练掌握定点数的表示与运算:包括无符号数的表示和有符号整数的表示,定点数的移位运算;原码定点数加减运算;补码定点数加减法运算;定点数乘除运算;识记溢出概念和判别方法;(3). 掌握浮点数的表示与运算:包括浮点数的表示,IEEE754标准,浮点数的加减运算及其规格化;(4).理解算术逻辑单元ALU:包括串行加法器和并行加法器,算术逻辑单元ALU 的功能与结构;3.运算方法与运算部件(1).掌握不同层次程序员看到的运算:高级语言以C语言为例,ISA层面则以MIPS为例;(2). 了解串行加法器、并行加法器及先行进位部件,掌握算术逻辑部件ALU 的设计;(3). 掌握定点数运算及运算部件:补码加减运算,无符号数乘法运算,无符号除法运算;掌握补码加减运算器如何实现;(4). 掌握浮点数加减运算及浮点数运算的精度问题;了解相应的运算部件实现思想; 4.存储器分层体系结构(1).了解存储器的分类及其分层结构,半导体存储器随机访问存储器的组织,只读存储器及主存的主要技术指标等;掌握存储器芯片与CPU的连接,多模块存储器的交叉存储;(2).掌握高速缓冲存储器的CPU的基本访存过程,Cache和主存之间的映射方式,程序访问的局部性原理对编程的影响及Cache-friendly的程序,了解Cache替换算法和Cache写策略;(3).掌握虚拟存储器的基本概念,三种实现方案,缺页的处理以及快表的工作原理,注意虚拟地址和物理地址的转换问题,如何查段表和页表;TLB的原理和作用;平均访问时间的计算等。

自考-计算机系统结构--复习资料大全

1计算机系统的多级层次结构， , 1：M0微程序（微指令）机器、2：M1传统(机器指令）机器、3：M2操作系统(作业控制）机器、4：M3汇编语言机器、5：M4高级语言机器、6：M5应用语言机器；1—2为实际机器,3—6为虚拟机器2，各个机器级的实现的依靠, , 翻译和解释3, 翻译, translation, 是先用转换程序将高一级机器级上实现的程序整个地变换成低一级机器级上等效的程序，然后再在低一级机器上实现的技术。

4，解释, interpretation, 在低级机器级上用它的一串语句或指令来仿真高级机器级上的一条语句或指令的功能，通过高级机器语言程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术.5, M0—M5各级的实现方式，, M0用硬件实现,M1用微程序(固件实现）,M2到M5大多采用软件实现.6, 虚拟机器的定义, , 以软件为主实现的机器7, 实际机器的定义, ，以硬件或固件实现的实际机器8 透明的定义,，客观存在的事物或属性从某个角度看不到，称之为透明9 计算机系统结构的定义， , 是系统结构的一部分,指的是传统机器级的系统结构，其界面之上包括操作系统、汇编语言、高级语言和应用语言级中所有的软件功能，界面之下包括所有硬件和固件的功能。

它是软件和硬件/固件的交界面，是机器语言、汇编语言、程序设计者，或者编译程序设计者看到的机器物理系统的抽象。

是研究软、硬件之间的功能分配以及对传统机器级界面的确定,提供机器语言、汇编语言设计者或编译程序生成系统为使其设计或生成的程序能在机器上正确运行应看到或遵循的计算机属性.10计算机系统结构的属性（需了解一部分）， , 1、数据表示;2、寻址方式；3、寄存器组织；4、指令系统；5、存储系统组织；6、中断机构;7、系统机器级的管态和用户态的定义与切换;8、I/O结构；9、信息保护方式和保护机构等等.11计算机系统结构不包含的内容,, 不包含“机器级内部”的数据流和控制流的组成，逻辑设计和器件设计等.12 计算机组成的定义,, 指的是计算机系统结构的“逻辑实现”，包括机器级内的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。

计算机组成原理考点总结终结版

内部资料,转载请注明出处,谢谢合作;一、计算机系统概述（一）计算机发展历程了解知识点一：第一台计算机 ENIAC知识点二：冯诺依曼VanNeumann首次提出存储程序的概念,将数据和程序一起放在存储器中,使得编程更加方便;50多年来,虽然对冯诺依曼机进行了很多改革,但结构变化不大,仍然称为冯诺依曼机;知识点三：一般把计算机的发展分为四个阶段：第一代1946-50‘s后期：电子管计算机时代；第二代50‘s中期-60’s后期：晶体管计算机时代；第三代60‘s中期-70’s前期：集成电路计算机时代；第四代70‘s初-：大规模集成电路计算机时代;知识点四：冯·诺依曼计算机的特点冯·诺依曼体系计算机的核心思想是“存储程序”的概念;它的特点如下：1 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成；2 指令和数据都用二进制代码表示；3 指令和数据都以同等地位存放于存储器内,并可按地址寻访；4 指令是由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数所在存储器中的位置；5 指令在存储器内是顺序存放的；6 机器以运算器为核心,输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器;（二）计算机系统层次结构了解计算机系统的层次结构,通常可有五个以上的层次,在每一个层次上都能进行程序设计;由下自上可排序为：第一级微程序机器级,微指令由机器直接执行,第二级传统机器级,用微程序解释机器指令,第三级操作系统级,一般用机器语言程序解释作业控制语句,第四级汇编语言机器级,这一级由汇编程序支持和执行,第五级高级语言机器级,采用高级语言,由各种高级语言编译程序支持和执行;还可以有第六级应用语言机器级,采用各种面向问题的应用语言;1.计算机硬件的基本组成图中实线为控制线,虚线为反馈线,双线为数据线;图中各部件的功能是：1 运算器用来完成算术运算和逻辑运算,并将运算的中间结果暂存在运算器内；2 存储器用来存放数据和程序；3 控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行及处理运算结果；4 输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式,常见的有键盘、鼠标等；5 输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式如打印机输出、显示器输出等;计算机的五大部件在控制器的统一指挥下,有条不紊地自动工作;由于运算器和控制器在逻辑关系和电路结构上联系十分紧密,尤其在大规模集成电路制作工艺出现后,这两大部件往往制作在同一芯片上,因此,通常将他们合起来统称为中央处理器,简称CPU;把输入设备与输出设备简称为I/O 设备;因此,现代计算机可认为由三大部分组成：CPU、I/O设备及主存储器MM;CPU与MM合起来称为主机,I/O设备叫作外设;存储器分为主存储器MM和辅助存储器;主存可直接与CPU交换信息,辅存又叫外存;2.计算机软件的分类计算机的软件通常又分为两大类：系统软件和应用软件;系统软件又称为系统程序,主要用来管理整个计算机系统,监视服务,使系统资源得到合理调度,确保高效运行;它包括：标准程序库、语言处理程序、操作系统、服务性程序、数据库管理系统、网络软件等等;应用软件又称为应用程序,它是用户根据任务所编制的各种程序;3.计算机的工作过程1．运算器运算器包括三个寄存器和一个算逻单元ALU;其中ACC为累加器,MQ为乘商寄存器,X为操作数寄存器;这三个寄存器在完成不同运算时,所存放在操作数类别也各不相同;2．存储器主存储器包括存储体、各种逻辑部件及控制电路等;主存的工作方式就是按存储单元的地址号来实现对存储字各位的存写入、取读出;这种存取方式叫做按地址存取,也即按地址访问存储器简称访存;为了能实现按地址访问的方式,主存中还必须配置两个寄存器MAR和MDR;MAR是存储器地址寄存器,用来存放欲访问的存储单元的地址,其位数对应存储单元的个数;MDR是存储器数据寄存器,用来存放从存储体某单元取出的代码或者准备往某存储单元存入的代码,其位数与存储字长相等;要想完整地完成一个取或存操作;3．控制器控制器是计算机组成的神经中枢,由它指挥全机各部件自动、协调地工作;具体而言,它首先要命令存储器读出一条指令,这叫取指过程;接着对这条指令进行分析,指出该指令要完成什么样的操作,并按寻址特征指明操作数的地址,这叫分析指令过程;最后根据操作数所在的地址,取出操作数并完成某种操作,这叫作执行过程;以上就是通常所说的完成一条指令操作的取指、分析和执行三阶段; 控制器由程序计数器PC,指令寄存器IR以及控制单元CU几部分组成;PC 用来存放当前欲执行指令的地址, 它与主存的MAR之间有一条直接通路,且具有自动加1的功能, 即可自动形成下一条指令的地址;IR用来存放当前的指令, IR 的内容来自主存的MDR;IR中的操作码送到CU,用来分析指令；其地址码作为操作数的地址送至存储器的MAR; CU用来分析当前指令所需完成的操作,并发出各种微操作命令序列,用以控制所有被控对象;4．I/OI/O子系统包括各种外部设备及相应的接口;每一种设备都是由I/O接口与主机联系的,它接受CU发出的各种控制命令完成相应的操作;计算机的解题过程如下：首先把构成程序的有序指令和数据,通过键盘输入到主存单元中,并置PC的初值为0即令程序的首地址为0;启动机器后,计算机便自动按存储器中所存放的指令顺序,有序地逐条完成取指令、分析指令和执行指令,直至执行到程序的最后一条指令为止;（三）计算机性能指标1. 吞吐量、响应时间1 吞吐量：单位时间内的数据输出数量;2 响应时间：从事件开始到事件结束的时间,也称执行时间;2. CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间1 CPU时钟周期：机器主频的倒数,Tc2主频：CPU工作主时钟的频率,机器主频Rc3CPI：执行一条指令所需要的平均时钟周期4CPU执行时间：T CPU=In×CPI×T CIn执行程序中指令的总数CPI执行每条指令所需的平均时钟周期数T C时钟周期时间的长度3. MIPS、MFLOPS1MIPS：MIPSMillion Instructions Per SecondMIPS = In/Te×106= In/In×CPI×Tc×106= Rc/CPI×106Te：执行该程序的总时间In：执行该程序的总指令数Rc：时钟周期Tc的到数MIPS只适合评价标量机,不适合评价向量机;标量机执行一条指令,得到一个运行结果;而向量机执行一条指令,可以得到多个运算结果;2 MFLOPS：MFLOPSMillion Floating Point Operations Per SecondMFLOPS=Ifn/Te×106Ifn：程序中浮点数的运算次数MFLOPS测量单位比较适合于衡量向量机的性能;一般而言,同一程序运行在不同的计算机上时往往会执行不同数量的指令数,但所执行的浮点数个数常常是相同的;二、数据的表示和运算（一）数制与编码1.进位计数制及其相互转换2.真值和机器数3.BCD码4.字符与字符串5.校验码（二）定点数的表示和运算1.定点数的表示无符号数的表示；有符号数的表示;2.定点数的运算定点数的位移运算；原码定点数的加/减运算；补码定点数的加/减运算；定点数的乘/除运算；溢出概念和判别方法;（三）浮点数的表示和运算1.浮点数的表示浮点数的表示范围；IEEE754标准2.浮点数的加/减运算（四）算术逻辑单元ALU1.串行加法器和并行加法器2.算术逻辑单元ALU的功能和机构三、存储器层次机构cache-主存-外存的层次结构、cache的三种不同映象方式、主存芯片的子扩展和位扩展方案设计以及续存相关地址转换的内容是重点（一）存储器的分类1．按存储介质分1半导体存储器;存储元件由半导体器件组成的叫半导体存储器;其优点是体积小、功耗低、存取时间短;其缺点是当电源消失时,所存信息也随即丢失,是一种易失性存储器;2磁表面存储器;按载磁体形状的不同,可分为磁盘、磁带和磁鼓;现代计算机已很少采用磁鼓;由于用具有矩形磁滞回线特性的材料作磁表面物质,它们按其剩磁状态的不同而区分“0”或“1”,而且剩磁状态不会轻易丢失,故这类存储器具有非易失性的特点;3 磁芯存储器不用了4光盘存储器;光盘存储器是应用激光在记录介质磁光材料上进行读写的存储器,具有非易失性的特点;光盘记录密度高、耐用性好、可靠性高和可互换性强等; 2．按存取方式分类按存取方式可把存储器分为随机存储器、只读存储器、顺序存储器和直接存取存储器四类;1随机存储器RAMRandom Access Memory;RAM是一种可读写存储器, 其特点是存储器的任何一个存储单元的内容都可以随机存取,而且存取时间与存储单元的物理位置无关;计算机系统中的主存都采用这种随机存储器;由于存储信息原理的不同, RAM又分为静态RAM 以触发器原理寄存信息和动态RAM以电容充放电原理寄存信息;2只读存储器ROMRead only Memory;只读存储器是能对其存储的内容读出,而不能对其重新写入的存储器;这种存储器一旦存入了原始信息后,在程序执行过程中,只能将内部信息读出,而不能随意重新写入新的信息去改变原始信息;因此,通常用它存放固定不变的程序、常数以及汉字字库,甚至用于操作系统的固化;它与随机存储器可共同作为主存的一部分,统一构成主存的地址域;只读存储器分为掩膜型只读存储器MROMMasked ROM、可编程只读存储器PROMProgrammable ROM、可擦除可编程只读存储器EPROMErasable Programmable ROM、用电可擦除可编程的只读存储器EEPROMElectrically Erasable Programmable ROM;以及近年来出现了的快擦型存储器Flash Memory,它具有EEPROM的特点,而速度比EEPROM快得多;3串行访问存储器;如果对存储单元进行读写操作时,需按其物理位置的先后顺序寻找地址,则这种存储器叫做串行访问存储器;显然这种存储器由于信息所在位置不同,使得读写时间均不相同;如磁带存储器,不论信息处在哪个位置,读写时必须从其介质的始端开始按顺序寻找,故这类串行访问的存储器又叫顺序存取存储器;还有一种属于部分串行访问的存储器,如磁盘;在对磁盘读写时,首先直接指出该存储器中的某个小区域磁道,然后再顺序寻访,直至找到位置;故其前段是直接访问,后段是串行访问,叫直接存取存储器;3．按在计算机中的作用分类按在计算机系统中的作用不同,存储器又可分为主存储器、辅助存储器、缓冲存储器;（二）存储器的层次化结构主要是为了解决速度匹配问题存储器有3个重要的指标：速度、容量和每位价格,一般来说,速度越快,位价越高；容量越大,位价越低,容量大,速度就越低;上述三者的关系用下图表示：寄存器缓存主存磁盘磁带存储系统层次结构主要体现在缓存-主存-辅存这两个存储层次上,如下图所示：（三）半导体随机存取存储器1.SRAM存储器的工作原理静态RAM由于静态RAM是触发器存储信息,因此即使信息读出后,它仍保持其原状态,不需要再生;但电源掉电时,原存信息丢失,故它属易失性半导体存储器2.DRAM存储器的工作原理（四）只读存储器（五）主存储器与CPU的连接（六）双口RAM和多模块存储器（七）高速缓冲存储器Cache1.程序访问的局部2.Cache的基本工作原理3.Cache和主存之间的映射方式4.Cache中主存块的替换算法5.Cache写策略（八）虚拟存储器1.虚拟存储器的基本概念2.页式虚拟存储器3.段式虚拟存储器4.段页式虚拟存储器5.TLB快表四、指令系统（一）指令格式1.指令的基本格式2.定长操作码指令格式3.扩展操作码指令格式（二）指令的寻址方式1.有效地址的概念2.数据寻址和指令寻址3.常见寻址方式（三）CISC和RISC的基本概念五、中央处理器CPU（一）CPU的功能和基本结构（二）指令执行过程（三）数据通路的功能和基本结构（四）控制器的功能和工作原理1.硬布线控制器2.微程序控制器微程序、微指令和微命令；微指令的编码方式；微地址的形式方式; （五）指令流水线1.指令流水线的基本概念2.超标量和动态流水线的基本概念（一）总线（二）总线概述（三）总线的基本概念总线是连接计算机内部多个部件之间的信息传输线,是各部件共享的传输介质;多个部件和总线相连,在某一时刻,只允许有一个部件向总线发送信号,而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息;总线是由许多传输线或通路组成,每条线可传输一位二进制代码,如16条传输线组成的总线,可同时传输16位二进制代码;（四）总线的分类按数据传送方式：并行传输总线和串行传输总线按总线的适用范围：计算机总线,测控总线,网络通信总线按连接部件不同：重点片内总线：片内总线是指芯片内部的总线,如在CPU芯片内部, 寄存器与寄存器之间、寄存器与算术逻辑单元之间都有总线连接;系统总线：系统总线是指CPU、主存、I/O各大部件之间的信息传输线;按传输信息的不同,可分为三类：数据总线、地址总线和控制总线;数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息,它是双向传输总线,其位数与机器字长、存储字长有关;数据总线的条数称为数据总线宽度,它是衡量系统性能的一个重要参数;例子：总线宽8位,指令字长16位,CPU需要两次访主存地址总线主要用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或在I/O设备上的地址;它是单向传输的;地址线的位数与存储单元的个数有关,如地址线为20根,则对应的存储单元个数为220;控制总线是用来发出各种控制信号的传输线;对单一控制线来说,传输单向；对控制总线,是双向的;对CPU而言,控制信号既有输入又有输出;通信总线：这类总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统如控制仪表、移动通讯等之间的通信;（五）总线的组成及性能指标总线的组成：总线组成包括信号线、总线控制器、附属电路;信号线包括数据线、地址线和控制线总线性能指标：1总线宽度：它是指数据总线的根数, 用bit位表示,如8位、16位、32位、64位;2总线带宽：总线的数据传输速率即单位时间内总线上传输数据的位数,通常用每秒传输信息的字节数来衡量,单位为MBps兆每秒;例如,总线频率33MHZ,总线宽度32位4B,则总线带宽334=132MBps;3时钟同步/异步：总线上的数据与时钟同步工作的总线称同步总线,与时钟不同步工作的总线称为异步总线;4总线复用：通常地址总线与数据总线在物理上是分开的两种总线;地址总线传输地址码,数据总线传输数据信息;为了提高总线的利用率,优化设计,特将地址总线和数据总线共用一条物理线路,只是某一时刻该总线传输地址信号,另一时刻传输数据信号或命令信号;这叫总线的多路复用;5信号线数：即地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和;6总线控制方式：包括并发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等;7 其他指标：如负载能力问题等;总线结构的三种形式：以CPU为中心的双总线结构：这种结构在I/O设备与主存交换信息时仍然要占用CPU,因此会影响CPU的工作效率;单总线结构：它是将CPU、主存、I/O设备都挂在一组总线上,允许I/O之间、I/O与主存之间直接交换信息;因为只有一组总线,当某一时刻各部件都要占用时,就会出现争夺现象;双总线结构的特点是将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来,形成主存总线与I/O总线分开的结构;三总线结构中, 主存总线用于CPU与主存之间的传输；I/O总线供CPU与各类I/O之间传递信息；DMA总线用于高速外设磁盘、磁带等与主存之间直接交换信息;在三总线结构中,任一时刻只能使用一种总线;（六）总线仲裁总线控制总线控制主要包括判优控制和通信控制;总线判优控制可分集中式和分布式两种,前者将控制逻辑集中在一处如在CPU中,后者将控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上;集中仲裁方式常见的集中控制有三种优先权仲裁方式：1．链式查询菊花链图中控制总线中有三根线用于总线控制BS总线忙；BR总线请求、BG总线同意,其中总线同意信号BG是串行地从一个I/O接口送到下一个I/O接口;如果BG到达的接口有总线请求,BG信号就不再往下传;意味着该接口获得了总线使用权,并建立总线忙BS信号,表示它占用了总线;这种方式的特点是：只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制,并且很容易扩充设备,但对电路故障很敏感;2．计数器定时查询计数器定时查询方式如下图所示;它与链式查询方式相比,多了一组设备地址线,少了一根总线同意线BG;总线控制部件接到由BR 送来的总线请求信号后,在总线未被使用BS＝0的情况下,由计数器开始计数,向各设备发出一组地址信号;当某个有总线请求的设备地址与计数值一致时,便获得总线使用权,此时终止计数查询;这种方式的特点是：计数可以从“0”开始,此时设备的优先次序是固定的；计数也可以从终止点开始,即是一种循环方法,此外,对电路故障不如链式查询方式敏感,但增加了主控制线设备地址数,控制也较复杂;3．独立请求方式独立请求方式如下图所示;由图可见,每一设备均有一对总线请求线BRi和总线同意线BGi;当设备要求使用总线时,便发出该设备的请求信号;总线控制部件中有一排队电路,可根据优先次序确定响应哪一设备的请求;这种方式的特点是：响应速度快,优先次序控制灵活通过程序改变,但控制线数量多,总线控制更复杂;总线通信控制没要求分布仲裁方式同集中式仲裁相比,分布式仲裁不需要中央仲裁器,而是让各个主设备功能模块都有自己的仲裁号和仲裁电路;需要使用总线时,各个设备的功能模块将自己唯一的仲裁号发送到共享的总线上,各自的仲裁电路再将从仲裁总线上获得的仲裁号和自己的仲裁号相对比,获胜的仲裁号将保留在仲裁总线上,相应设备的总线请求获得响应;分布式仲裁不需要中央仲裁器,每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器;当它们有总线请求时,把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上,每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较;如果仲裁总线上的号大,则它的总线请求不予响应,并撤消它的仲裁号;最后,获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上;显然,分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础（七）总线操作和定时总线操作目前在总线上的操作主要有以下几种：1读和写读是将从设备如存储器中的数据读出并经总线传输到主设备如CPU；写是主设备到从设备的数据传输过程;2块传送主设备给出要传输的数据块的起始地址后,就可以利用总线对固定长度的数据一个接一个的读出或写入;3写后读或读后写主设备给出地址一次,就可以进行先写后读或者先读后写操作,先读后写往往用于校验数据的正确性,先写后读往往用于多道程序的对共享存储资源的保护;4广播和广集主设备同时向多个从设备传输数据的操作模式称为广播;广集操作和广播操作正好相反,它将从多个从设备的数据在总线上完成AND或OR操作,常用于检测多个中断源;定时：事件出现在总线上的时序关系;1、同步定时在同步定时协议中,事件出现在总线上的时刻由总线时钟信号来确定;所以包含始终信号线由于采用了公共时钟,每个功能模块什么时候发送或接收信息都由统一时钟规定,因此,同步定时具有较高的传输频率;同步定时适用于总线长度较短、各功能模块存取时间比较接近的情况;2．异步定时在异步定时协议中,后一事件出现在总线上的时刻取决于前一事件的出现,即建立在应答式或互锁机制基础上;在这种系统中,不需要统一的共公时钟信号;总线周期的长度是可变的;（八）总线标准六、输入输出I/O系统（一）I/O系统基本概念（二）外部设备1.输入设备：键盘、鼠标2.输出设备：显示器、打印机3.外存储器：硬盘存储器、磁盘阵列、光盘存储器（三）I/O接口I/O控制器1.I/O接口的功能和基本结构2.I/O端口及其编址（四）I/O方式1.程序查询方式2.程序中断方式中断的基本概念；中断响应过程；中断处理过程；多重中断和中断屏蔽的概念;3.DMA方式DMA控制器的组成；DMA传送过程;4.通道方式七、计算机系统概述（四）计算机发展历程（五）计算机系统层次结构4.计算机硬件的基本组成5.计算机软件的分类6.计算机的工作过程（六）计算机性能指标吞吐量、响应时间；CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间；MIPS、MFLOPS;八、数据的表示和运算（五）数制与编码6.进位计数制及其相互转换7.真值和机器数8.BCD码9.字符与字符串10.校验码（六）定点数的表示和运算3.定点数的表示无符号数的表示；有符号数的表示;4.定点数的运算定点数的位移运算；原码定点数的加/减运算；补码定点数的加/减运算；定点数的乘/除运算；溢出概念和判别方法;（七）浮点数的表示和运算3.浮点数的表示浮点数的表示范围；IEEE754标准4.浮点数的加/减运算（八）算术逻辑单元ALU3.串行加法器和并行加法器4.算术逻辑单元ALU的功能和机构九、存储器层次机构（九）存储器的分类（十）存储器的层次化结构（十一）半导体随机存取存储器3.SRAM存储器的工作原理4.DRAM存储器的工作原理（十二）只读存储器（十三）主存储器与CPU的连接（十四）双口RAM和多模块存储器（十五）高速缓冲存储器Cache6.程序访问的局部7.Cache的基本工作原理8.Cache和主存之间的映射方式9.Cache中主存块的替换算法10.Cache写策略（十六）虚拟存储器6.虚拟存储器的基本概念7.页式虚拟存储器8.段式虚拟存储器9.段页式虚拟存储器10.TLB快表十、指令系统（四）指令格式4.指令的基本格式5.定长操作码指令格式6.扩展操作码指令格式（五）指令的寻址方式4.有效地址的概念5.数据寻址和指令寻址6.常见寻址方式（六）CISC和RISC的基本概念十一、中央处理器CPU（六）CPU的功能和基本结构（七）指令执行过程（八）数据通路的功能和基本结构（九）控制器的功能和工作原理3.硬布线控制器4.微程序控制器微程序、微指令和微命令；微指令的编码方式；微地址的形式方式;（十）指令流水线3.指令流水线的基本概念4.超标量和动态流水线的基本概念十二、总线（九）总线概述1.总线的基本概念2.总线的分类3.总线的组成及性能指标（十）总线仲裁1.集中仲裁方式2.分布仲裁方式（十一）总线操作和定时1.同步定时方式。

网络安全协议基础(第2章)

6、表示层（Presentation Layer）

表示层完成某些特定的功能，这些功能不必由每个用户自己来实现。值得一提的是，表示层以下各层只关心从源端机到目标机可靠地传送比特，而表示层关心的是所传送的信息的语法和语义。表示层服务的一个典型例子是用一种一致选定的标准方法对数据进行编码。大多数用户程序之间并非交换随机的比特，而是交换诸如人名、日期、货币数量和发票之类的信息。这些对象是用字符串、整型数、浮点数的形式，以及由几种简单类型组成的数据结构来表示。
TCP/IP协议逐层介绍

（2）ICMP（Internet Control Message Protocol）控制报文协议，IP协议提供了无连接的数据包传送服务。在传送过程中，如果发生差错或意外情况（如数据包目的地址不可达、数据包在网络中的滞留时间超过其生存期，中转节点或目的节点主机因缓冲区不足而无法处理数据包等），总要通过一种通信机制，向源站点报告差错情况，以便源节点对差错进行相应的处理。 ICMP正是提供这类差错报告服务的协议。它在IP 层加入一类特殊用途的报文机制，以满足IP协议报告差错的需求。该协议典型的应用有：测试目的地的可达性（ping）、测试到达目的地的路径（tracert）等。
2、数据链路层（Data Link Layer）

OSI参考模型的第二层称为数据链路层。与其他层一样，它肩负两个责任：发送和接收数据。还要提供数据有效传输的端到端连接。在发送方，数据链路层负责将指令、数据等包装到帧中，帧是该层的基本结构。帧中包含足够的信息，确保数据可以安全地通过本地局域网到达目的地。
完整的OSI数据传递与流动过程
OSI参考模型

数据模型的分类

数据模型的分类
1.关系型数据模型：关系型数据模型是由一个或者多个二维表组成的
数据结构，表的每行都代表一个实体集，表中的每一列代表实体的一种属
性值，通过主键以及外键关联表实现数据关联。

关系型数据库可以存储大
量数据、支持事务处理，可以使用SQL语句来实现数据查询、更新、插入、删除等操作。

2.非关系型数据模型：非关系型数据模型是一种非结构化数据模型，
它可以在大规模数据中提供快速读写能力，使用简单的key/value键值对
存储数据，避免了因数据结构固定性而带来的SQL开发的繁琐。

非关系型
数据模型常用于消息队列、缓存和NoSQL数据库等场景中。

3.网状数据模型：网状数据模型是一种可以表示实体之间多重关系的
数据模型，使用节点与关系组合的方式存储数据，网状数据模型可以用来
表示复杂的关系，如社交网络中的用户关系、可视化搜索，甚至可以用来
表示机器学习中的数据关系。

4.层次数据模型：层次数据模型是一种将数据结构化的一种方式，它
使用树状结构来表示数据之间的父子关系，层次数据模型有利于描述继承
类型的关系，常用于表示菜单结构和文件目录结构等。

计算机组成数据的机器层次表示练习题

计算机组成数据的机器层次表示练习题单项选择题1 下列不同进位计数制得数中，最大的数是____。

A (0.101)2B (0.62)10C (0.52)8D (0.75)162 在____进位计数制下，有53+247=211。

A 十进制B 八进制C 九进制D十一进制3 若十进制数据为137.5，则其八进制为____。

A 89.8B 211.4C 211.5D 1011111.1014 下列说法有误差的是____。

A 任何二进制整数都可以用十进制表示B任何二进制小数都可以用十进制表示C任何十进制整数都可以用二进制表示D任何十进制小数都可以用二进制表示5 一个16位无符号二进制数的表示范围是____。

A 0～5536B 0～66535C —32768～32767D —32768～3276866 BCD码中8421码100101010100表示十进制数是____。

A 954B 864C 362D 有错误7 下列关于ASCII编码，正确的描述是____。

A 使用8位二进制代码，最右边一位为1B使用8位二进制代码，最左边一位为0C使用8位二进制代码，最右边一位为0D使用8位二进制代码，最左边一位为18 已知大写英文字母“A”的ASCII码值为41H，现字母“F”被存放在某个存储单元中，若采用偶校验（假设最高为作为校验位），则该存储单元中存放的十六进制数是____。

A 46HB C6HC 47HD C7H9 用1位奇偶校验能检测出1位主存错误的百分比为____。

A 0%B 100%C 50%D 无法计算10 用海明码来发现并纠正1位错，信息位为8位，则检验位的位数为____。

A 1B 3C 4D 811 8位原码能表示的不同数据有____。

A 15B 16C 255D 25612 对真值0表示形式唯一的机器数是____。

A 原码B 补码和移码C 反码D 以上都不对13 设寄存器嫩荣为11111111，若它等于+127，则为____。

计算机组成原理第4章

首先使各个控制电平的初始状态为：CLR=1， LDDR1=0，LDDR2=0， ALU_G=1，SW_G=1，S3 S2 S1 S0 M CN=111111，并将 CONTROL UNIT的开关SP05 打在“NORM”状态，然后按下图所示步骤进行。
数据开关（11000001）
C1H
打开三态门 SW_G=0
-1 0 +1 定点小数
器允许的表示范围（溢出）。
补码纯小数：0≤X<1
总线1 总线2
通用寄存器
ALU
特殊寄存器
总线旁路器
总线3
16
4.9 运算器的基本组成与实例
4.9.2 ALU举例 1. ALU电路
ALU即算术逻辑单元，它是既能完成算术运算又能完成逻辑运算的部件。前面已经讨论过，无论是加、减、乘、除运算，最终都能归结为加法运算。因此，ALU的核心首先应当是一个并行加法器，同时也能执行像“与”、“或”、 “非”、“异或”这样的逻辑运算。由于ALU能完成多种功能，所以ALU又称多功能函数发生器。
C1=G1+P1C0 C2=G2+P2C1=G2+P2G1+P2P1C0
C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0 C4=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C0
6
C1=G1+P1C0 C2=G2+P2C1 C3=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1C0 C4=G4+P4G3+P4P3G2+P4P3P2G1+P4P3P2P1C0
…
…

计算机组成原理知识点

计算机组成原理知识点第一章：概论1、电子计算机：电子模拟计算机（连续变化的物理量）和电子数字计算机（离散的数字量）。

2、计算机的发展历史：根据电子元器件的不同，分为若干个代：电子管，晶体管，小、中规模的集成电路，大、超大规模的集成电路，甚大规模的集成电路，极大规模的集成电路。

3、冯诺伊曼存储程序的概念：5大组成部分，二进制，存储与程序控制4、计算机的组成框图：5、计算机的主要部件：输入设备，输出设备，存储器，运算器，控制器6、计算机总线结构：单总线和双总线7、计算机系统：硬件和软件8、计算机的主要性能指标：机器字长、数据通路宽度、主存容量、运算速度第二章：数据的机器层次表示1、无符号数和有符号数：2、原码表示法：[X]=X/2n-X；补码表示法：[X]=X/M+X；反码表示法：[X]=X/(2-2-n)+X3、模和同余的概念：4、三种码制之间的相互转换：5、机器数的定点表示法：定点整数和定点小数：6、浮点表示法：N=M×r E；浮点数的表示范围，规格化浮点数。

7、ASCII字符编码，汉字国标码，汉字区位码，汉字机内码8、十进制数的编码：8421码，2421码，余3码9、数据校验码：奇偶校验码，海明校验码，第三章：指令系统1、指令的基本格式：操作码字段+地址码字段（一、二、三、四和零）地址2、指令操作码的定长编码和变长编码：3、编址方式：编址单位：字、字节、位；指令中地址码的位数与主存容量和最小寻址单位有关。

4、指令寻址和数据寻址：分为：顺序寻址和跳跃寻址（直接、相对和间接）。

5、数据寻址的方式：立即寻址（立即数）、寄存器寻址（寄存器地址）、直接寻址（主存中有效地址）、间接寻址（又分一级和多级，需要多次访问主存）、寄存器间接寻址（主存地址放在寄存器中）、变址寻址（变址寄存器与指令给出的形式地址A相加）、基址寻址（基址寄存器的内容与指令给出的位移量D相加）、相对寻址（程序计数器的基准地址与指令给出的位移量D相加）、页面寻址（分为基页寻址：0与给出地址拼接和当前页寻址，PC的高位地址与给出的地址拼接）、自增型寄存器简址和自减型寄存器简址（寄存器内容自动增量修改，指向下一个地址和自动减量修改）、扩展变址方式（变址和间址相结合：一种先进行变址运算，其结果作为间接寻址；先进行间接寻址，然后再与变址值进行运算）、基址变址寻址（基址寄存器中的值、变址寄存器中的值和位移量三者相加得到）6、堆栈分为：硬堆栈和软堆栈7、指令类型：数据传送类指令、运算类指令：算术运算、逻辑运算、移位；程序控制类指令（转移指令、子程序调用指令、返回指令）、输入输出类指令（独立编址、统一编址）第四章：数值的机器运算1、加法器：全加器、进位的产生和传递。

知识点计算机组成原理

知识点计算机组成原理知识点-计算机组成原理计算机组成原理重要知识点第一章绪论一、冯．诺依曼思想体系――计算机（硬件）由运算器、控制器、存储器、输入输出设备五部分组成，存储程序，按地址出访、顺序继续执行二、总线的概念。

按传送信息的不同如何划分；按逻辑结构如何划分三、冯．诺依曼结构（普林斯顿结构）与哈弗结构的存储器设计思想四、计算机系统的概念，软件与硬件的关系、计算机系统的层次结构（实际机器与交互式机器）五、计算机的主要性能指标的含义（机器字长，数据通路宽度，主存容量，运算速度）六、cpu和主机两个术语的含义，完备的计算机系统的概念，硬件、软件的功能分割七、总线概念和总线分时共享资源的特点、三态门与总线电路第二章数据的机器层次表示一、真值和机器数的概念数的真值变为机器码时存有四种则表示方法：原码表示法，反码表示法，补码表示法，移码则表示码。

其中移码主要用作则表示浮点数的阶码e，以利比较两个指数的大小和对阶操作方式二、一个定点数由符号位和数值域两部分组成。

按小数点位置不同，定点数有纯小数和纯整数两种表示方法。

几种定点机器数的数值则表示范围。

三、浮点数浮点数的标准表示法：符号位s、阶码e、尾数m三个域组成。

其中阶码e通常用移码表示（其值等于指数的真值e加上一个固定偏移值）。

规格化浮点数（原码，补码则表示的规格化浮点数的区别）五、处理字符信息（符号数据即非数值信息），七、常用的bcd码：8421码、2421码、余3码、格雷码（有权码，无权码，特点）八、检错纠错码：奇偶校验（掌握奇偶校验原理及校验位的形成及检测方法）,海明码的纠错原理（理解）第三章指令系统一、指令格式:指令的基本格式,指令的地址码结构（3、2、1、0地址指令的区别），非规整型指令的操作码（扩展览会操作码）二、编址方式（位，字节，字…）三、操作数串行方式――立即串行、轻易串行、间接串行、寄存器串行、寄存器间接串行、相对串行、基址寻址、变址寻址、页面寻址四、指令串行方式――顺序对串行方式、弹跳串行方式五、指令类型及功能六、不同的计算机的i/o指令差别很大，通常有两种方式：独立编址方式,统一编址方式第四章数值的机器运算一、为运算器构造的简单性，运算方法中算术运算通常采用补码加减法，原码乘除法或补码乘除法。

计算机组成原理知识点及复习题填空

1、计算机系统中的存贮器系统是指__________、__________和__________。

2、冯·诺依曼机工作的基本方式的特点是__________并__________。

3、某机字长32位，其中1位符号位，31位表示尾数。

若用定点小数表示，则最大正小数为__________。

4、零地址指令的操作数一般隐含在__________中。

5、算术/ 逻辑运算单元__________可完成。

6、存储单元是指存放一个__________的所有存贮元集合。

7、在定点二进制运算器中，减法运算一般通过__________的__________来实现。

8、__________是按内容指定方式进行寻址的存贮器。

9、某计算机字长__________，其存储容量为__________，若按半字编址，它的寻址范围是__________。

10、变址寻址方式中，操作数的有效地址等于__________加上__________。

11、主存贮器和CPU之间增加cache的目的是解决CPU和主存之间的速度匹配问题。

12、微程序存放在__________中。

13、单地址指令中为了完成两个数的算术运算，除__________指明的一个操作数外，另一个常需采用__________。

14、计算机使用总线结构的主要优点是便于实现__________，同时减少了__________的条数。

15、同步控制是由__________的方式。

16、串行总线主要用于__________。

17、动态RAM的特点是__________。

18、在下列存储器中，____________存储器可以作为主存储器。

19、计算机主频的周期是指__________。

20、CPU芯片中的总线属于__________。

21、电子计算机是一种不需要__人工干预__，_______、________、_______的对各种信息进行处理和存储的电子设备。

22、总线特点：__________；__________23、地址总线由__________的多根信号线组成，用于CPU__________；__________由__________的多根信号线组成，CPU可以__________，也可以__________；__________上传输的是__________，包括__________。

《计算机组成原理》第一章课后题答案解析

1.l 解释下列名词摩尔定律：对集成电路上可容纳的晶体管数目、性能和价格等发展趋势的预测，其主要内容是：成集电路上可容纳的晶体管数量每18个月翻一番，性能将提高一倍，而其价格将降低一半。

主存: 计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取。

控制器：计算机的指挥中心，它使计算机各部件自动协调地工作。

时钟周期：时钟周期是时钟频率的倒数，也称为节拍周期或T周期，是处理操作最基本的时间单位。

多核处理器：多核处理器是指在一枚处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。

字长：运算器一次运算处理的二进制位数。

存储容量: 存储器中可存二进制信息的总量。

CPI：指执行每条指令所需要的平均时钟周期数。

MIPS：用每秒钟执行完成的指令数量作为衡量计算机性能的一个指标，该指标以每秒钟完成的百万指令数作为单位。

CPU时间：计算某个任务时CPU实际消耗的时间，也即CPU真正花费在某程序上的时间。

计算机系统的层次结构：计算机系统的层次结构由多级构成，一般分成5级，由低到高分别是：微程序设计级，机器语言级，操作系统级，汇编语言级，高级语言级。

基准测试程序：把应用程序中使用频度最高的那那些核心程序作为评价计算机性能的标准程序。

软/硬件功能的等价性：从逻辑功能的角度来看，硬件和软件在完成某项功能上是相同的，称为软/硬件功能是等价的，如浮点运算既可以由软件实现，也可以由专门的硬件实现。

固件：是一种软件的固化，其目的是为了加快软件的执行速度。

可靠性：可靠性是指系统或产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。

产品可靠性定义的要素是三个“规定”：“规定条件”、“规定时间”和“规定功能”。

MTTF：平均无故障时间，指系统自使用以来到第一次出故障的时间间隔的期望值。

MTTR：系统的平均修复时间。

MTBF：平均故障间隔时间，指相邻两次故障之间的平均工作时间。

可用性：指系统在任意时刻可使用的概率，可根据MTTF、MTTR和MTBF等指标计算处系统的可用性。

第二章数据的机器层次表示(1)

3.由原码转换为补码
当X为正数时，[X]补=[X]原=X 当X为负数时，由[X]原转换为[X]补的方法： ①[X]原除掉符号位外的各位取反加“1”。 ②自低位向高位，尾数的第一个“1”及其右部的“0”保持不变，左部的各位取反，符号位保持不变。
2.1.5 反码表示法
反码表示法与补码表示法有许多类似之处，对于正数，数值部分与真值形式相同；对于负数，将真值的数值部分按位取反。若真值为纯小数，它的反码形式为 Xs.X1X2…Xn，其中Xs表示符号位。若真值为纯整数，它的反码形式为 XsX1X2…Xn，其中Xs表示符号位。在反码表示中，真值0也有两种不同的表示形式： [+0]反=00000 [-0]反=11111
2.1.2 无符号数和带符号数（续）
常见的机器数有原码、反码、补码等3种不同的表示形式。带符号数的最高位被用来表示符号位，而不再表示数值位。
2.1.3 原码表示法
原码表示法是一种最简单的机器数表示法，用最高位表示符号位，符号位为“0”表示该数为正，符号位为“1”表示该数为负，数值部分与真值相同。设二进制纯小数的原码形式为Xs.X1X2…Xn，字长 n+1位，其中Xs表示符号位。设二进制纯整数的原码形式为XsX1X2…Xn，其中Xs 表示符号位。在原码表示中，真值0有两种不同的表示形式： [+0]原=00000 [-0]原=10000
1位 es k位 e 阶码部分E 1位 ms n位 m 尾数部分M
图2-5 浮点数的一般格式
浮点数的底是隐含的，在整个机器数中不出现。阶码的符号位为es，阶码的大小反映了在数N中小数点的实际位置；尾数的符号位为ms，它是整个浮点数的符号位，表示了该浮点数的正负。

CH1信息技术基础概述

计算机的特点
运算速度快计算精度高自动化程度高具有超强的“记忆”能力具有逻辑判断能力通用性强
计算机的应用领域
1．科学计算科学计算也称为数值计算，用于完成科学研究和工程技术中提出的数学问题的计算。例如：天文学、量子化学、空气动力学、核物理学和天气预报等领域中。其特点是计算量大和数值变化范围大。 2．数据处理数据处理也称为非数值计算，是指对信息进行存储、加工、分类、统计、查询及制表等操作。计算方法简单，数据量很大。广泛应用于办公自动化、企业管理、事物处理、情报检索等。
例如 (2AF)16=2×162+A×161+F×160=(687)10
练习

(BE.8)16 =( (1CE.D)16 =(
)10 )10
十进制数转换为二、八、十六进制数
十进制

二进制
规则：除2取余乘2取整
例如
（139）10=（10001011）2 （0.8125）10=（0.1101）2
八进制

十进制
规则：八进制数每一位上的数码乘以相应位置上的位权，然后将所得结果相加
例如 (751.64)8=7×82+5×81+1×80+6×8-1 +4×8-2=(489.1875)10 练习

(154.78)8=( (26.25)8=(
)10 )10
十六进制

十进制
规则：十六进制数每一位上的数码乘以相应位置上的位权，然后将所得结果相加
二、八、十六进制数转换为十进制数
二进制

十进制
规则：二进制数每一位上的数码乘以相应位置上的位权，然后将所得结果相加
例如：

计算机组成原理习题答案蒋本珊

第一章1•电子数字计算机和电子模拟计算机的区别在哪里？解：电子数字计算机中处理的信息是在时间上离散的数字量，运算的过程是不连续的；电子模拟计算机中处理的信息是连续变化的物理量，运算的过程是连续的。

2•冯•诺依曼计算机的特点是什么？其中最主要的一点是什么？解：冯•诺依曼计算机的特点如下：①计算机（指硬件）应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成；②计算机内部采用二进制来表示指令和数据；③将编好的程序和原始数据事先存入存储器中，然后再启动计算机工作。

第③点是最主要的一点。

3•计算机的硬件是由哪些部件组成的？它们各有哪些功能？解：计算机的硬件应由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。

它们各自的功能是：①输入设备：把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。

②输出设备：将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。

③存储器：用来存放程序和数据。

④运算器：对信息进行处理和运算。

⑤控制器：按照人们预先确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊地自动工作。

4•什么叫总线？简述单总线结构的特点。

解：总线是一组能为多个部件服务的公共信息传送线路，它能分时地发送与接收各部件的信息。

单总线结构即各大部件都连接在单一的一组总线上，这个总线被称为系统总线。

CPU与主存、CPU与外设之间可以直接进行信息交换，主存与外设、外设与外设之间也可以直接进行信息交换，而无须经过CPU的干预。

5•简单描述计算机的层次结构，说明各层次的主要特点。

解：现代计算机系统是一个硬件与软件组成的综合体，可以把它看成是按功能划分的多级层次结构。

第0级为硬件组成的实体。

第1级是微程序级。

这级的机器语言是微指令集，程序员用微指令编写的微程序一般是直接由硬件执行的。

第2级是传统机器级。

这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。