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，補碼：0000 0000
0：
-0，原碼：1000 0000，反碼：1111 1111，補碼：0000 0000
移碼：符號位取反的補碼
（二）計算機系統的組成與體系結構***
總線：包括資料總線、地址總線、控制總線
資料總線的寬度：一次可以傳送多少位的二進制，單位：字長、八位、十六位
地址總線的位數：尋址的空間大小
馮諾依曼體系結構：
輸入設備：
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程序中的中間結果
資料緩沖暫存器：存放從存盤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： 正在運行的指令
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
存盤器：
主存盤器：存放指令和資料給CPU用
輸出設備：
指令系統的尋址方式：
尋址：找到運算元（資料）所在的地址，擴大尋址空間，提高編程的靈活度
立即尋址：地址碼直接指出了運算元本身，不需要額外的存盤空間
變址尋址：地址碼+基址=真正的地址 &101+4=&105-->270
直接尋址：地址碼直接指出了運算元所在地址的值&103-->250
間接尋址：多一次快取&102-->&100-->220
暫存器尋址：
暫存器間接尋址：
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：不采用流水線所需要的時間和采用流水線所需要時間的比值--500ns/203ns
（三）存盤系統***
容量：CPU<快取<主存<輔存 主存的容量大部分是RAM的
速度/成本：CPU>快取>主存>輔存
存盤器存盤方式：
順序存取：磁帶
直接存取：硬碟，共享讀寫
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的淘汰演算法：
先進先出演算法：
最近最少使用演算法：
隨機演算法：
RAID技術：
RAID2.0：
快速重構
自動負載均衡
系統性能提升
自愈合
（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：
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