软件设计师笔记--计组

发布时间:2021-09-19 12:22:11



计组
计算机组成与体系结构数据的表示进制转换编码问题浮点数运算
计算机结构主机FlynnCISC与RISC流水线层次化存储结构Cache局部性原理主存
系统可靠性差错控制-CRC与海明校验码码距校验码





计算机组成与体系结构
数据的表示
进制转换

二进制转八进制或十六进制


每三个二进制位可以对应一个八进制位
例:10001110转八进制
110=6,001=1,高位补零’010’=2
即八进制为216


10001110转十六进制
四位一组:1110=E,1000=8
即十六进制为8E


编码问题
    原码
    原码的最高位为符号位,0为正,1为负,于是正负不同的原码无法直接进行加减法反码
    符号位不动,其余位置按位取反,反码也不能直接进行加减运算补码
    正数的补码仍为原码,负数补码为负数反码+1,用补码来进行加减法移码
    通常移码被作用浮点运算中的阶码,补码的首位取反,其余数值不变即为移码

项目数值1数值-11-1
原码0000 00011000 00011000 0000
反码0000 00011111 11101111 1111
补码0000 00011111 11110000 0000
移码1000 00010111 11111000 0000

取值范围


项目Value
原码-127~127
反码-127~127
补码-128~127

由于-0反码为1000 0000,求其补码为1111 1111,补码的范围扩大到-128

浮点数运算

浮点数的表示为N=M*R^e,其中M为尾数,e为指数,R为基数.

第一步对阶:一般情况下以小阶对大阶,减少精度损失
第二步尾数计算
第三步规格化处理:将结果转化为科学计数法
详解借鉴:浮点数运算 。1


计算机结构
主机

主机包括主存储器(内存)和CPU
CPU包括运算器和控制器

运算器组成控制器组成
算术逻辑单元ALU程序计数器PC
累加寄存器AC指令寄存器IR
数据缓冲寄存器DR指令译码器
状态条件寄存器PSW时序部件

Flynn


CISC与RISC


流水线
    定义:流水线是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术.使用:在’取值、分析、执行’过程中,第一次取值分析之后可并行第二次取指.计算 流水线计算。2

层次化存储结构


Cache
    概念:在计算机的存储系统体系中,Cache时访问速度最快的层次,可提高CPU数据的输入输出效率.依据程序的局部性原理,使用Cache改善系统性能.计算:如果以h代表对Cache的访问命中率,t1表示Cache的周期时间,t2表示主存储器的周期时间,以读操作为例,使用"Cache+主存储器"的系统的*均周期为t3,则:
    t3=h?t1+(1-h)?t2,其中(1-h)为失效率(未命中率).

局部性原理

局部性包括了时间局部性、空间局部性、工作集理论(工作集是进程运行时被频繁访问的页面集合)

主存

    分类
    主存包括随机存取存储器和只读存储器




    编址

    内存地址从AC000H到C7FFFH,一共有多少(1)__K个地址单元,如果该内存地址按字(16bit)编址,由28片存储器芯片构成。已知构成此内存的芯片每片有16K个存储单元,则该芯片每个存储单元存储多少(2) _位.


解答:


(1)C7FFFH-AC000H+1=C7FFFH+1-AC000H=C8000H-AC000H=1C000H
(1).1C000H / 2 10=112K <注意单位换算>
(2).16×112 / (28×16)=4


    磁盘

    存取时间=寻道时间+等待时间(*均定位时间+转动延迟)
    注:寻道时间是指磁头移动到磁道所需的时间;等待时间为等待读写的扇区转到磁头下方所用的时间.

    总线

    总线分为内部总线、系统总线、外部总线三类,其中系统总线分为数据总线、地址总线、控制总线三类.


系统可靠性

    串联系统与并联系统系统可靠性分析计算

    串联系统:可靠性R=R1R2…Rn,失效率λ=λ1λ2…λn

    并联系统:可靠性R=1-(1-R1)(1-R2)…(1-Rn) ,单个失效率 μ=1-R,多个失效率μ=μ1μ2…μk

    模冗余系统与混合系统

    模冗余系统:输入的Rn在通过表决器时将以少数如从多数来决定输出结果,舍去错误输出.

    混合系统可靠性计算:


差错控制-CRC与海明校验码
码距
    检错与纠错码距
    一个编码系统的码距是整个编码系统中任意两个码字的最小距离.
    例:若用3位长度的二进制编码,可选用A=111,B=000作为合法编码,A,B之间最小码距为3.

校验码

    循环校验码CRC
    可用来检错,但不纠错的一种编码,通常使用模2除法进行校验.需要注意的是,进行模2运算时采用异或操作计算.

    例:原始报文为 11001010101,其生成多项式为x4+x3+x+1。对其进行CRC编码后的结果为?

    生成多项式x对应的幂指数代表着该位是否为1,则对应的二进制编码为11011
    原始编码对11011进行模2运算 ,余数为0011,故编码后的结果为11001010101 0011

    海明校验码。3




  1. 转载 ??

  2. 转载 ??

  3. 转载 ??


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