計算機硬體基礎

計算機硬體基礎

2020年3月25日

10:40

（一）資料的表示***

+0，原碼：0000 0000，反碼：0000 0000，二補數：0000 0000

0：

-0，原碼：1000 0000，反碼：1111 1111，二補數：0000 0000

 

移碼：符號位取反的二補數

（二）計算機系統的組成與體系結構***

匯流排：包括資料匯流排、地址匯流排、控制匯流排   

資料匯流排的寬度：一次可以傳送多少位的二進位制，單位：字長、八位、十六位

地址匯流排的位數：定址的空間大小

馮諾依曼體系結構：

輸入裝置：

運算器：

算術邏輯單元ALU：資料，運算

累加暫存器AC：暫時存放參與運算的運算元或運算過程中的中間結果

資料緩衝暫存器：存放從儲存單元中讀取的指令和資料

狀態條件暫存器：

控制器：對指令進行譯碼

程式計數器PC：獲取指令，存放下一條指令的地址

指令暫存器IR： 正在執行的指令

指令的組成：操作碼（指令的作用）+地址碼（指令操作物件的位置）

指令譯碼機：操作碼

時序部件：保證指令在執行構成中有條不紊的進行

記憶體：

主記憶體儲器：存放指令和資料給CPU用

輸出裝置：

 

指令系統的定址方式：

定址：找到運算元（資料）所在的地址，擴大定址空間，提高程式設計的靈活度

立即定址：地址碼直接指出了運算元本身，不需要額外的儲存空間

變址定址：地址碼+基址=真正的地址  &101+4=&105-->270

直接定址：地址碼直接指出了運算元所在地址的值&103-->250

間接定址：多一次快取&102-->&100-->220

暫存器定址：

暫存器間接定址：

 

指令系統的型別：

Flynn

流水線：

吞吐率：執行n條指令所需要的時間，Tk：流水線執行n條指令所需要的時間--100/203ns

加速比：不採用流水線所需要的時間和採用流水線所需要時間的比值--500ns/203ns

（三）儲存系統***

容量：CPU<快取<主記憶體<輔存               主記憶體的容量大部分是RAM的

速度/成本：CPU>快取>主記憶體>輔存

記憶體儲存方式：

順序存取：磁帶

直接存取：硬碟，共用讀寫

隨機存取：記憶體，按地址

相聯存取： cache，按內容，提高cache的命中率

Chahe：

Cache的淘汰演演算法：

先進先出演演算法：

最近最少使用演演算法：

隨機演演算法：

RAID技術：

RAID2.0：

快速重構

自動負載均衡

系統效能提升

自癒合

 

（四）可靠性**

 

失效率：單位時間內發生故障的概率

平均無故障時間MTBF：系統發生故障兩個時間間隔的平均值

平均故障修復MTTR：修復一次故障所需要的平均時間

可用性：