计算机组成原理

一、计算机组成原理 二、进程 1.进程概念：运行中的程序（程序是存储在磁盘上的二进制可执行文件），进程是 一组有序指令+数据+资源的集合—》动态概念 2.系统对于进程的管理–》PCB（进程控制块）。PCB进程，不断的产生，不断的结束；进程的调度—》检索 注意：新建一个进程，首先是申请PCB结构，然后再加载程序。 3.进程分类 （1）正常运行结束的进程； （2）僵死进程：进程实体执行结束，但是PCB依旧保存。 （3）孤儿进程：父进程结束，但是子进程依旧运行，则子进程就是孤儿进程。 4.进程的状态 5.时间片轮转法 （1）就绪：所有条件已经满足，只等着CPU空闲执行； （2）运行：CPU正在执行进程中的指令； （3）阻塞：等待某些条件的发生。 6.进程的加载过程—》简单分页，操作系统为每一个进程维护一个页表，页表记录程序的页号加载到内存上对应的帧号。 来源： CSDN 作者： 飞流直下 链接： https://blog.csdn.net/weixin_44737923/article/details/100855842

计算机性能指标 吞吐量 ：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信 息量，单位是字节/秒（B/S）。 响应时间 ：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度 量，用时间单位来度量，例如微秒（10-6S）、纳秒（10-9S）。 利用率 ：表示在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时 间所占的比率，一般用百分比表示。 处理机字长 ：指处理机运算器中一次能够完成二进制数运 算的位数。当前处理机的字长有8位、16位、32位、64位。　　字长越长，表示计算的精度越高。 总线宽度 ：一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内 部总线二进制位数。 存储器容量 ：存储器中所有存储单元的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。其中: K = 2 1 0 ， M = 2 2 0 ， G = 2 3 0 ， T = 2 4 0 ， B = 8 位 （ 1 个 字 节 ） K=2^10，M=2^20，G=2^30，T=2^40，B=8位（1个字节） K = 2 1 0 ， M = 2 2 0 ， G = 2 3 0 ， T = 2 4 0 ， B = 8 位 （ 1 个 字 节 ） 存储器容量越大，记忆的二进制数越多。 存储器带宽 ：存储器的速度指标，单位时间内从存储器读出的 二进制数信息量，一般用字节数/秒表示。 主频/时钟周期 ：CPU的工作节拍受主时钟控制，主时钟不断 产生固定频率的时钟

性能指标 一、性能指标 1、机器字长 2、数据通路带宽 一、性能指标 1、机器字长 机器字长是指计算机进行一次整数运算（定点整数运算）所能处理的二进制数据的位数，通常与 CPU 的寄存器位数、加法器有关。机器字长通常为字节（8位）的倍数。 机器字长越大，所能表示的数的范围也越大，计算精度也越高。 2、数据通路带宽 上一篇 来源： CSDN 作者： 御承扬 链接： https://blog.csdn.net/qq_42896653/article/details/104444957

数据在计算机中以二进制串存储，这种01序列叫“ 机器数 ”。 每个机器数都有对应的值，比如0001换算就是现实里十进制的1，这个值叫它的“ 真值 ”。 1.原码 为了表示负数的前面的符号，一种办法是采用“ 最高一位表示符号而非数值 ”的编码方式——原码。 如八位的运算器，机器数0000 0001的真值为1,1000 0001的真值为-1。第一位为符号位，剩下的位表示真值。 解决了符号表示问题，但是引出了新的问题，那就是1000 0001不能按照常识意义上来换算了，按正常二进制转十进制的换算，1000 0001实际上代表129。 这样在硬件电路设计时会带来麻烦，要让机器能够先辨识符号位，再进行真值的计算。 2.反码 任何减法都可以转化为加上一个负数，如 1+1 = 1+(-1)。做加法比减法简单，要是能用一种新的编码方法把-1表示出来，然后和+1做加法，最后结果按照这种编码方式还是正确的，那就太好了。于是 为了让符号位也能参与计算 ，反码诞生了。 反码的表示方法基于原码，最高位仍然是符号位。正数的反码是其本身，负数的反码 符号位不变，剩下的位全部取反 。 +1 原码0000 0001，反码 0000 0001 -1 原码1000 0001，反码1111 1110 人们发现，采用这种编码方式，算出来的值是正确的。 用反码计算： 1-1 = 1+(-1) = 0000 0001 +

一、上节回顾 上一讲，我们看到了如何通过电路，在计算机硬件层面设计最基本的单元，门电脑，我给你看的门电路非常简单，只能做简单的“与（AND）”“或（OR）”“NOT（非）”和“异或（XOR）”， 这样最基本的单比特逻辑运算。下面这些门电路的标你需要非常熟悉，后续的电路都是由这些门电路组合起来的。 这些基本的门电路，是我们计算机硬件端的最基本的“积木”，就好像了高积木里面最简答的小方块，看似不起眼但把他们组合起来满最终可以搭出一个星际大战里面千年年隼这样的大玩意儿。 我们今天包含十亿级别晶体管的现代 CPU,都是由这样一个一个的门电路组合而成的。 二、异或们和半加器 1、2个8位整数的加法 1、2排8个开关加法得到结果 2、需要1排8位的开关 2、其实加法器就是像一个办法把三排开关电路连起来 3、我们人在计算加法的时候一般会怎么操作 4、为什么我们需要异或？ 其实异或就是一个最简单的整数加法，所需要使用的基本电路 5、进位 那这个就对应一个与门，也就是有且只有在加数和被加数都是1的时候，我们的进位才是1 6、半加器 所以、通过一个异或们计算机出个位，通过一个与或门计算出是否仅为，我们就通过电脑算出了一位数的加法、 于是、我们把两个门电路打包，给它取一个名字，就叫做半加器 7、半加器的电路演示 三、全加器 1、半加器存在的问题 1、解决了什么问题？ 2、存在什么问题？ 2

开个新系列记录计组学习的知识点。 主要参考教材：网课 南京大学袁春风老师的MOOC ，书籍《 深入理解计算机系统 》 袁春风老师的MOOC在b站有完整版： https://www.bilibili.com/video/av69563153?from=search&seid=18216428773595388164 1.计算机系统的抽象层次 首先给出一张计算机系统的抽象层次。最终用户处在最上端，是使用者，也是问题的直接提出者。ISA指令集体系结构是软件和硬件的交界层。 计算机越向上层走越抽象，越向下层走越具体。记住一句话： 上层是对下层的抽象，使用下层，底层是对上层的实现，为上层提供支撑环境 。 2.冯诺依曼体系结构 最早的计算机是上世纪40年代，美国出于军事目的（计算导弹的轨道）设计出来的。其中，冯诺依曼设计的计算机体系成为经典的计算机体系一直沿用至今。 冯诺依曼结构的关键是 存储程序 。 设计的理念是， 程序 应该 事先被存储 起来，想要做某项计算工作时，只要 输入数据 ，就会 自动调用程序 ，程序 自动 一步步 完成计算 ，最后 输出结果 。 所谓 程序就是指令的集合 。 按照上面的理念，存储程序就需要 存储器 ，输入输出程序就需要 输入输出的设备 （I/O设备），完成自动化的过程需要 控制器 ，完成计算的过程需要 运算器 。即如下： 上图是高度的抽象，稍微具体一点设计如下图：

今日学习内容： 计算机： （1）完成新闻编辑模块； （2）搭建安卓环境，完成登录注册功能。 （3）复习计算机组成原理。 考研复试： （1）观看考研复试英语视频，练习英语口语交际 （2）背英语单词 （2）复习计算机组成原理。 来源： https://www.cnblogs.com/lijing925/p/12250196.html

计算机组成原理的第一章要点 分享一些计算机组成原理第一章的要点（老师的劳动成果），在期模考试中属于常考类型，希望能够帮到大家。（侵删） 第一章知识总结 ·1. 冯·诺伊曼结构是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储结 构，程序指令存 储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置程序指令和数据宽度相同。 ·2.冯·诺伊曼结构的特点是： （1）数字计算机的数制采用二进制（ 2）计算机应该按照程序顺 序执行。 ·3. 基于冯·诺伊曼结构的计算机由五大部分组成：运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备。 ·4.今天的大多数计算机是基于冯·诺伊曼结构的。 ·5. CPU 由运算器和控制器组成。 ·6. 微处理器的使用标志着微型计算机的发展。 ·7. 计算机进化史： 第一代计算机： 1946-1957 真空管（ Vacuum Tubes） 第二代计算机： 1958-1964 晶体管（ Transistors） 第三代计算机： 1965-1971 中小规模集成电路 (SSI/MSI) ，操作系统出现 第四代计算机： 1972-1977 大规模集成电路出现（ LSI） 第五代计算机： 1978— 超大规模集成电路 (VLSI) ·8. 微处理器于 1971 年出现，并成为第四代微型计算机的核心。 ·9. f 指计算机时钟频率， IC 指指令数， CPIave

一、机器指令 每一条 机器语言 的指令叫 机器指令 全部机器指令的 集合 叫机器的 指令系统 指令由 操作码 和 地址码 组成， 指令字长 与操作码长度、操作数地址长度、操作数地址个数有关。 操作码：指明该指令要完成的操作、对什么类型的数据进行操作（有的指令系统还在此处说明了操作数的寻址方式），其长度可以固定，也可变化，操作码位数随地址数减少而增加。 地址码：指出指令操作数地址、结果地址、下一条指令地址。 注： 操作吗并非一定如上图所示，集中在一个区域，可以分散在指令不同字段中。 使用频率高的指令用短操作码 ，使用频率低的用长操作码，可缩短编译时间 （1）四地址指令 格式： 在执行过程中，访存 4 次，指令直接寻址范围太小 由于程序计数器 PC 有计数功能，可自动形成下一条指令地址，故可得三地址指令。 （2）三地址指令 格式： 在执行过程中，访存 4 次。 若将中间计算结果放入 CPU 寄存器中（而不放入主存），则可省去结果地址，得到二地址指令。 （3）二地址指令 格式： 在执行过程中，访存 3 次。 若将一位操作数直接放于运算器 ACC 中，则得到一地址指令。 （4）一地址指令 格式： 在执行过程中，访存 2 次。 （5）零地址指令 无地址码，如 进栈出栈指令。 二、操作数类型和操作类型 1.操作数类型 地址：无符号整数 数字：定点数、浮点数、十进制数 字符：ASCII 逻辑数据

计算机组成原理 计算机的发展简史 计算机发展的四个阶段 第一阶段: 电子管计算机 1946–1957 埃尼阿克 集成度小，空间占用大 功耗高，运行速度慢 操作复杂，更换程序需要接线 第二阶段: 晶体管计算机 1957–1964 TX0 PTP-1 集成度相对较高，空间占用相对小 功耗相对较低，运行速度快 操作相对简单，交互更加方便 第三阶段: 集成电路计算机 1964–1980 计算机变得更小 功耗变得更低 计算速度变得更快 操作系统诞生 第三阶段: 超大规模集成电路计算机 1980–现在 一个芯片集成了上百万个晶体管 速度更快，体积更小，价格更低，更能被大众接受 用途丰富：文本处理，表格处理，高交互的游戏与应用 微型计算机的发展历史 受限与性能 计算机的分类 超级计算机 功能最强、运算速度最快、存储容量最大的计算机 多用于国家高科技领域和尖端技术研究 大型计算机 具有高性能，可处理大量数据与复杂的运算 迷你计算机 不需要特殊的空调场所 具备不错的算力，可以完成较复杂的运算 工作站 高端的通用微型计算机，提供比个人计算机更强大的性能 类似于普通台式电脑，体积较大，但性能强劲 微型计算机 计算机的体系与结构 冯诺依曼体系 将程序指令和数据以其存储的计算机设计概念结构 存储程序指令设计通用电路 必须有一个存储器 必须有一个控制器 必须有一个运算器 必须有输入设备 必须有输出设备