计算机系统导论

1.5计算机系统性能评价

吞吐率：表示在单位时间内所完成的工作量，例如：带宽
响应时间：指从作业提交开始到作业完成所用的时间，例如:执行时间、等待时间。
存储容量：存储器存放的二进制位数，反应存储器存储能力的指标。
机器字长： CPU一次处理的二进制位，反应CPU工作能力
指令字长：一条指令用多少位二进制数表示
存储字长：一个存储单元能存放的二进制位数。

1.6数制相互转换

例1：
将（1010111011.0010111）2转换为八进制

001

010

111

001

011

100

例2：
将（2754.41）8转换为二进制

010

111

101

100

001

2.2二进制数的表示

真值：数的真实值。例如: +1011 , -1011 , +0.1010 , -0.1010
机器数：真值的符号位数字化成0表示正1表示负。例如: 0,1011 、1,1011 、 0.1010 、 1,1010

2.2.3机器数的表示
- 原码：等于机器数
- 反码：正数反码等于原码，负数反码等于原码符号位不变数值位取反。
- 补码：正数补码等于原码，负数补码等于反码末位加1。

### 2.2.4定点数和浮点数的表示

*   定点数概念：指计算机中的小数点位置固定不变的数的表示方式。
*   分类

    *   定点整数：小数点固定在数的最低位之后。设字长为8位,能表示的数值范围为: 0000000 - 01111111即0 - (27 - 1 )

    *   定点小数: 小数点固定在数的最高位之前。设字长为8位,能表示的范围为: 0.00000 ~ 1111111即0 - (1 - 2\-7 )

    *   浮点数概念：指计算机中的小数点位置不是固定的，或者说是“浮动”的。

    *   数的表示方式：通过阶码和尾数表示：N=2±E × (±S)

    *   E称为**阶码**，它是一个二进制正整数;

    *   E前的土为阶码的符号，称为**阶符**(Ef);表示了是扩大还是缩小，正数则为扩大，负数则为缩小

    *   S称为**尾数**，它是一个二进制正小数;

    *   S前的±为尾数的符号，称为**尾符**(Sf)

    *   “2”是阶码E的**底数**。

2.3十进制数表示

BCD码(二进制 -> 十进制)：用四位二进制代码对一位十进制数进行编码，它既具有二进制码的形式(四位二进制码)，又有十进制数的特点(每四位二进制码是一位十进制数)。

例：（931）10 = (?)BCD

9

3

1

1001

0011

0001

= (1001 0011 0001)BCD

2.4字符编码

ASCII编码：用一个字节表示，最高位置0，只用低七位，收集了128个字符和符号。当ASCII码的最高位取1时，又可表示128个字符,这种编码称为扩展ASCII码，主要是一些制符

2.4.2 文字编码

文字编码（↓汉字的输入码（外码））
- 数字编码：如电报码或国家标准GB2312 - 80规定的汉字交(国标、区位码)来输入汉字都是数字编码。数字编码法不会产生重码，但难以记忆不易推广
- 字音编码：一种基于汉语拼音的编码方法。由于同音字很多，因此这种编码方法会产生很多重码
- 字形编码:根据汉字的字形而给出编码方法。把汉宇分解为字根、部首、偏旁、笔划等基本单位，每种基本单位与健盘上的一个健相对应，从而构成一个汉字的编码。这种输人法不易记忆但具有重码少，输入速度快等优点。
- 形音编码:形音编码法吸取字音编码和字形编码两种编码的特点，使编码规则简单，重码少。
- 汉字的机内码:是供计算机系统内部进行存储、加工处理传输统一使用的代码。目前使用最广泛的是变形的国标码将GB2312-80交换码的两个字节的最高位分别置为1而得到的。
- 汉字字形码:是指汉字字形点阵的代码，用于汉字的显示和打印。目前汉字字形的产生方式大多是数字式，即以点阵方式形成汉字。
- 汉字字库:是汉字字形数字化后，以二进制文件形式存储在存储器中而形成的汉字字模库。

![p2](https://i.loli.net/2020/03/24/u4qSgioHh81CxIs.png)

2.5数据基本运算

算数移位

码制

添补代码

正数

原码、补码、反码

负数

原码

补码

左移添0

右移添1

反码

添1

逻辑位移
- 逻辑左移低位添0，高位移丢
- 逻辑右移高位添0，低位移丢
  
  例如
  
  01010011
  
  10110010
  
  逻辑左移
  
  10100110
  
  逻辑右移
- *01**011001
  
  算术左移
  
  00100110
  
  逻辑右移
- *11**011001（补码）
  
  2.5.3加减运算
1. 加法(补码)
整数 : [A]补 + [B]补 = [A+B]补（mod 2n+1)
小数 : [A]补 + [B]补 = [A+B]补（mod 2）
1. 减法
  A - B = A + (-B)
  整数 : [A - B]补 = [A + (-B)]补 = [A + (-B)]补（mod 2n+1)
  小数 : [A - B]补 = [A + (-B)]补 = [A + (-B)]补（mod 2n+1)
  
  连同符号位一起相加，符号位产生的进位自然丢掉

*   **例子一**

    设 _A_\= 0.1011 , _B_ = -0.0101 求 \[A+B\]补


解:

\[A\]补

\=

0.1011

 

 

+\[B\]补

\=

1.1011

 

\[A\]补

+\[B\]补

\=

10.0110

\= \[A\]补+\[B\]补

注：

A + B

\=

0.0110

*   **例子二**  
    ![例子二](https://i.loli.net/2020/03/24/eZOikX1xr2G5JaL.png)

3.1 程序的链接

程序的执行过程
- 程序的执行
  指令：计算机的一条命令
  指令的一般格式：操作码字段 - 地址码字段
  - 操作码：作何操作
  - 地址吗：操作数存放的位置

寻址方式：  
确定**本条指令**的**操作数地址**  
**下一条**欲执行指令的**指令地址**  
![图片.png](https://i.loli.net/2020/03/24/eQAkM6qcBgIZoWh.png)

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2.2.3机器数的表示

2.3十进制数表示

2.4字符编码

2.4.2 文字编码

2.5数据基本运算

2.5.3加减运算

3.1 程序的链接