直播网站如何做,线上推广ppt,海外社交网络推广,第五冶金建设公司职工大学网站一、计算机组成原理
1.数据的表示
1.1 十进制转R进制
方法#xff1a;对十进制数除R取余#xff0c;最后对余数取倒序
如#xff1a; 1.2 原码反码补码 1.3 浮点数 1.4 校验码 —— 海明码 #xff08;非重点#xff0c;了解即可#xff09;
海明码的构成方法对十进制数除R取余最后对余数取倒序
如 1.2 原码反码补码 1.3 浮点数 1.4 校验码 —— 海明码 非重点了解即可
海明码的构成方法 在数据位之间插入k个校验码通过扩大码距来实现检错和纠错。 n 16 根据关系式依次带入校验位k 当K4时 - 1 16 4 X 当k 5 时 √ 最终选C 2. CPU
2.1 计算机体系结构——五大部件 例如 买手机或平板时 6128G或8128G等6/8相当于计算机的主存主存储器128G相当于计算机的辅存辅助存储器计算机的主机包括两大部件CPU和内存主存储器。而对于声卡、显卡、鼠标键盘这些都是属于外设。 2.2 主存储器 2.3 运算器 助记ALU 算数 逻辑 单元arithmetical logic unit、register寄存器、Iinstruction指令、数据缓冲寄存器 DR作为CPU和内存、外设之间数据传送的中转站作为CPU和内存、外设之间在操作速度上的缓冲。 2.4 控制器 3. Flynn分类法 多指令流单数据流理论上存在而实际上不存在Flynn分类法中主要有两个指标一个是指令流一个是数据流。指令流为机器执行的指令序列数据流是由指令调用的数据序列。无论是指令流还是数据流它们都分为两种类型单、多。 4. 指令系统 指令
指令又称机器指令是指示计算机执行某种操作的命令是计算机运行的最小功能单位由二进制表示。
一台计算机的所有指令的集合构成该机的指令系统也称为指令集。 指令格式
一条指令就是机器语言的一个语句它是一组有意义的二进制代码。
一条指令通常包括操作码字段和地址码字段两部分 寻址方式 数据寻址速度快-慢 CISC复杂指令集 计算机和RISC精简指令集计算机 指令的流水处理
指令控制方式有 顺序方式、重叠方式和流水方式。
流水方式是指并行性或并发性嵌入计算机系统里的一种形式它把重复的顺序处理过程分解为若干子过程每个子过程能在专用的独立模块上有效地并发工作。 -- 取指 -- 分析 -- 执行 -- 下图左图是 未使用流水线执行指令情况 右图是 使用流水线执行指令情况 例1.流水线周期计算n条指令全部执行完毕所需时间计算 解 流水线周期 2ns纳秒 注流水线周期是指在取指、分析、执行三个阶段中时间最长的一段 1条指令执行时间2ns 2ns 1ns 5ns 100条指令全部执行完毕5ns (100 - 1) * 2ns 203ns 吞吐率TP 100 / 203 0.5 完成100条指令加速比S 5 * 100 / 203 2.46 如果不使用流水线则采用顺序执行的方法 例2吞吐率计算 例3 流水线的加速比 5. 存储系统
5.1 存储系统的层次结构 在上图中存储速度最快、效率最高的就是寄存器它位于CPU中在CPU中拥有运算器和控制器而在运算器和控制器中就会存在相应的寄存器。而寄存器的容量是极小的但是速度非常快。 主存 — 辅存实现虚拟存储系统解决了主存容量不够的问题。
Cache — 主存解决了主存与CPU速度不匹配的问题。由硬件自动完成 5. 2 存储器的分类
5.2.1 按存储器所处的位置分类
内存主存设在主机内或主板上用来存放机器当前运行所需要的程序和数据以便向CPU提供信息。相对于外存其特点是容量小、速度快。外存辅存如磁盘、磁带、光盘和U盘等用来存放当前不参加运行的大量信息而在需要时调入内存。容量大但速度慢
5.2.2 按材料分类
磁存储器用磁性介质做成如磁芯、磁泡、磁膜、磁鼓、磁带及磁盘等。半导体存储器根据所用元件可分为双极型和MOS型根据数据是否需要刷新可分为静态和动态。光存储器利用光学方法读/写数据的存储器如光盘
5.2.3 按工作方式分类
读/写存储器RAM既能读取数据也能存入数据的存储器。只读存储器工作过程中仅能读取的存储器。
根据数据的写入方式又可细分为ROM、PROM、EPROM、EEPROM等。
固定只读存储器ROM这种存储器是在厂家生产时就写好数据的其内容只能读出不能改变。一般用于存放系统程序BIOS和用于微程序控制。可编程的只读存储器PROM其中的内容可以由用户一次性写入写入后不能再修改。可擦除可编程的只读存储器EPROM其中的内容既可以读出也可以由用户写入写入后还可以修改紫外线照射擦除信息。电擦除可编程的只读存储器EEPROM与EPROM相似既可以读出也可以写入只不过这种存储器采用电擦除的方式进行数据的改写。闪速存储器FMFlash Memory简称闪存其特性介于EPROM和EEPROM之间类似于EEPROM也可使用电信号进行信息的擦除操作。整块闪存可以在数秒内删除速度远快于EPROM。
5.3 高速缓存Cache
5.3.1 局部性原理 空间局部性在最近的未来要用到的 信息包括指令和数据很可能与现在正在使用的信息在存储空间上是临近的。即指一旦程序访问了某个存储单元则在不久的将来其附近的存储单元也最有可能被访问。 例如数组元素、顺序执行的指令代码 时间局部性在最近的未来要用到的信息很可能是现在正在使用的信息。 例如循环结构里面的指令代码 基于局部性原理不难想到可以把CPU目前访问到的地址“周围”的部分数据放到Cache中以提高访问效率。使用Cahe改善系统性能的依据是程序的局部性原理在计算机的存储体系中 Cache是访问速度最快的层次。 5.3.2 高速缓存中的地址映像方法
要把主存中的地址映射为Cache存储器里面的地址地址映像方法有三种
直接映像指主存的块与Cache块的对应关系是固定的。优点是地址变换简单缺点是灵活性差、Cache块冲突率高。 全相联映像允许主存的任一块可以调入Cache存储器的任何一个块的空间中。优点是Cache的位置不受限制十分灵活缺点是无法从主存块号中直接获得Cache的块号访问速度慢、地址变换较复杂、成本太高。 组相联映像是前两种方式的折衷方案具体方法是将Cache先分成组再分成块。即组间采用直接映像方式、组内的块采用全相联映像方式。 5.3.3 替换算法
选择替换算法的目标是使Cache获得最高的命中率。常用的替换算法有以下几种
随机替换RAND算法用随机数发生器产生一个要替换的块号将该块替换出去。先进先出FIFO算法将最先进入的Cache信息块替换出去。近期最少使用LRU算法将近期最少使用的Cache中的信息块替换出去。这种算法较先进先出算法要好些但此法也不能保证过去不常用的将来也不常用。优化替换OPT算法先执行一次程序统计Cache的替换情况。有了这样的先验信息在第二次执行该程序时便可以用最有效的方式来替换达到最有目的。
5.3.4 Cache的性能分析 试题12A ACache中的内容也是主存中有的并没有“扩大” 试题17D A、BCache和主存之间是由计算机硬件完成的并不是操作系统也不是通过编程 试题19A Cache总结 Cache位于CPU和主存之间由硬件来实现容量小速度比主存块5~10倍由快速地半导体存储器制成是主存的副本无法扩充主存的容量。 5.4 主存
5.4.1 主存的编址 解 K M G 第1问B 内存地址从AC000H到C7FFFH两个十六进制数进行加减再加1C7FFFH-AC000H 1BFFFH因为十六进制所以每借一位加16再加1得1C000H将其转换成K单位要对结果除以1024。将其转为十进制0× 0× 0× C× 1×/1024112K。 第2问A 总容量为112K×16bit该芯片每个存储单元存储位数:(112K x 16bit) / (28 x 16K) 4bit 5.5 硬盘磁盘了解公式即可 5.6 总线系统 根据总线所处位置不同分为三种类型
片内总线是芯片内部的总线。它是CPU芯片内部寄存器和寄存器之间、寄存器与ALU之间的公共连接线。系统总线是计算机系统内各功能部件CPU、主存、I/O接口之间相互连接的总线。按系统总线传输信息内容的不同又分为3类数据总线、地址总线和控制总线。通信总线
6.输入输出技术
CPU与外设之间的数据传送方式
6.1 直接程序控制方式
直接程序控制是指外设数据的输入/输出过程是在CPU执行程序的控制下完成的。这种方法分为无条件传送和程序查询方式两种情况。
无条件传送方式无条件地与CPU交换数据在此情况下外设总是准备好的它可以无条件的随时接收CPU发来的输出数据也能够无条件的随时向CPU提供需要输入的数据。程序查询方式先通过CPU查询外设状态准备好之后再与CPU交换数据在这种方式下利用查询方式进行输入/输出就是通过CPU执行程序来查询外设的状态判断外设是否准备好接收数据或准备好了向CPU输入的数据
6.2 中断方式
对于程序控制I/O的方法其主要的缺点CPU必须等待I/O系统完成数据的传输任务整个系统的性能严重下降。
利用中断方式完成数据的输入/输出过程为当I/O系统与外设交换数据时CPU无需等待也不必去查询I/O的状态而可以抽身出来处理其他任务。当I/O系统准备好了以后则发出中断请求信号通知CPUCPU接到中断请求信号后保存正在执行程序的现场转入I/O中断服务程序的执行完成与I/O系统的数据交换然后再返回被中断的程序继续执行。
与程序控制方式相比中断方式因为CPU无需等待而提高了效率。
6.3 直接存储器存取方式DMA
直接存储器存取Direct Memory Access, DMA方式是在存储器与I/O设备间直接传送数据即在内存和I/O设备之间传送一个数据块的过程中不需要CPU的任何干涉是一种完全由DMA硬件完成I/O操作的方式。 D 7.计算机系统的可靠性
计算机系统的可靠性是指从它开始运行t0到某个时刻t这段时间内能正常运行的概率
用R(t) 表示 串联部件的可靠度 各部件的可靠度的乘积并联部件的可靠度 1 - 部件失效率的乘积 失效率 1 - 可靠度 首先是3个R的并联接着是2个R的并联最后是串联。 选B
