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中央处理单元CPU

中央处理单元组成：运算器、控制器、寄存器组和内部总线组成。

中央处理单元功能：实现程序控制、操作控制、时间控制、数据处理功能。

运算器组成：由算术逻辑单元ALU（实现对数据的算术和逻辑运算）、累加寄存器AC（运算结果或源操作数的存放区）、数据缓冲寄存器DR（暂时存放内存的指令或数据）、和状态条件寄存器PSW（保存指令运行结果的条件码内容，如溢出标志等）组成。

运算器功能：执行所有的算术运算，如加减乘除等；执行所有的逻辑运算并进行逻辑测试，如与、或、非、比较等。

控制器组成：由指令寄存器IR（暂存CPU执行指令）、程序计数器PC（存放指令执行地址）、地址寄存器AR（保存当前CPU所访问的内存地址）、指令译码器ID（分析指令操作码）等组成。

控制器功能：控制整个CPU的工作，最为重要，包括程序控制、时序控制等。

浮点数表示

浮点数：N=F*2E, E为阶码，F称尾数，阶码为带符号的纯整数，尾数为带符号的纯小数，要注意符号占最高位（正数0负数1）

表示格式：

阶符

阶码

数符

尾数



浮点数所能表示的数值范围由阶码确定，所表示的数值精度由尾数确定。

尾数的表示采用规格化方法，也即带符号尾数的补码必须为1.0xxxx（负数）或者0.1xxx（负数），其中x可为0或1.

算术运算和逻辑运算

逻辑与&：0和1相与，只要有一个为0结果就为0 ，两个都为1 才为1.

0

1



0

0

0



1

0

1





逻辑或|：0和1相或，只要有一个为1结果就为1，两个都为0才为0.

0

0



0

0

0



1

1

1



校验码

码距：就单个编码A：00而言，其码距为1，因为其只需要改变一位就变成另一个编码。在两个编码中，从A码到B码转换所需要改变的位数称为码距，如A：00要转换为B：11，码距为2。一般来说，码距越大，越利于纠错和检错。

海明校验码

海明码：设数据位是n位，校验位是k位，则n和k必须满足以下关系：2k-1>=n+k

计算机体系结构分类

Flynn分类法

体系结构类型

结构

关键特性

代表



单指令流单数据流SISD

控制部分：一个

处理器：一个

主存模块：一个



单处理器系统



单指令流多数据流SIMD

控制部分：一个

处理器：多个

主存模块：多个

各处理器以异步的形式执行同一条指令

并行处理机

阵列处理机

超级向量处理机



多指令流单数据流MISD

控制部分：多个

处理器：一个

主存模块：多个

被证明不可能，至少是不实际

目前没有，有文献称流水线计算机为此类



多指令流多数据流MIMD

控制部分：多个

处理器：多个

主存模块：多个

能够实现作业、任务、指令等各级全面并行

多处理机系统

多计算机





计算机指令

计算机指令组成：由操作码和操作数组成。

指令系统

CISC是复杂指令系统，兼容性强，指令繁多、长度可变，由微程序实现；

RISC是精简指令系统，指令少，使用频繁接近，主要依靠硬件实现（通用寄存器、硬布线逻辑控制）。

区别：

指令系统类型

指令

寻址方式

实现方式

其它



CISC（复杂）

数量多，使用频率差别大，可变长格式

支持多种

微程序控制技术

研制周期长



RISC（精简）

数量少，使用频率接近，定长格式，大部分为单周期指令，操作寄存器，只有Load/Store操作内存

支持方式少

增加了通用寄存器：

硬布线逻辑控制为主;

适合采用流线

优化编译，有效支持高级语言





指令 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 ）×（1-R2）×…×（1-Rn）

总线结构

从广义上讲，任何连接两个以上电子元器件的导线都可以称为总线，通常分为以下三类:

内部总线：内部芯片级别的总线，芯片与处理器之间的通信总线。

系统总线：是板级总线，用于计算机内各部分之间的连接，具体分为数据总线（并行数据传输位数）、地址总线（系统可管理的内存空间的大小）、控制总线（传送控制命令）。代表的有ISA总线、PCI总线。

外部总线：设备一级的总线，微机和外部设备的总线。代表的有RS232（串行总线）、SCSI（并行总线）、USB（通用串行总线，即插即用，支持热插拔）。

1B=8b B:字节b：位

K：1024 k：1000

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