计算机的相关计算
进制的转换
首先可以先把2的0~10次方背一下。
存储的单位转换
计算机体系结构
运算器
控制器
存储器
输出设备
输入设备
控制器主要组成的部件
程序计数器pc:存放下一条指令的地址
程序寄存器IR:存放当前执行的命令
指令译码器ID:分析命令中的操作码
地址寄存器AR:保存CPU目前访问的内存单元的地址
时序部件:控制各个部件的有序协调
运算器主要组成部件
算数逻辑单元ALU:执行算数和逻辑的运算
累加寄存器AC:暂时存放算数中间的结果
数据缓冲寄存器:存放一条指令或顺序
状态条件寄存器:保存运算中各种标志位信息
多路转换器:对送入加法器的数据进行选择和控制的电路
指令系统基础
指获得操作数的方法。在指令系统中可采用多种寻址分数，用以实现扩大寻址空间并提高编程灵活性的目的
操作码：指明该指令完成的操作，如取数、做加法或输出数据等
地址码：指明操作数的内容或所在的存储单元地址
寻址方式
立即寻址
变址寻址
直接寻址
间接寻址
寄存器寻址
寄存器间接寻址
直接寻址和立即寻址是计算机指令系统中两种不同的寻址方式，主要区别如下：
定义
直接寻址
直接寻址是一种基本的寻址方式，在这种方式下，指令中直接给出操作数所在内存单元的地址。CPU 根据这个地址从内存中读取相应的操作数进行处理。
例如，在某条汇编指令中，指令指明操作数存放在内存地址为 2000H 的单元中，CPU 就会直接访问 2000H 这个内存地址来获取操作数。
立即寻址
立即寻址是指操作数直接包含在指令中，即指令的操作码后面紧跟着的就是操作数本身，而不是操作数的地址。当执行该指令时，CPU 直接从指令中取得操作数，无需再到内存中去查找。
例如，指令 “MOV AX, 1234H”，这里的 1234H 就是立即数，它直接作为操作数被传送到寄存器 AX 中。
操作数位置
直接寻址
操作数存放在内存中，指令中给出的是该操作数在内存中的具体地址。CPU 需要根据这个地址访问内存来获取操作数，涉及到内存的读写操作，速度相对较慢。
立即寻址
操作数直接包含在指令代码中，与指令一起存放在内存的代码段中。当 CPU 从内存中取出指令时，同时也就获得了操作数，不需要额外的内存访问操作来获取操作数。
灵活性
直接寻址
可以访问内存中的任意地址，只要该地址在 CPU 可寻址的范围内。这使得程序可以灵活地处理存放在不同内存位置的数据，适合处理需要动态变化数据的情况，例如数组、变量等。但如果需要频繁访问不同地址的数据，每次都要修改指令中的地址字段，编程相对复杂。
立即寻址
操作数是固定在指令中的，一旦指令确定，操作数也就确定了，无法在程序运行过程中动态改变。因此，立即寻址的灵活性较差，通常用于给寄存器或内存单元赋一个固定的初始值，或者进行一些简单的常量计算。
指令长度
直接寻址
由于指令中需要包含操作数的内存地址，而内存地址通常需要一定的位数来表示（例如在 16 位系统中可能需要 16 位，在 32 位系统中可能需要 32 位），所以指令长度相对较长。
立即寻址
指令长度主要取决于操作码和立即数的长度。如果立即数较小，占用的位数较少，指令长度可能相对较短。但如果立即数较大，也会增加指令的长度。
执行速度
直接寻址
由于需要访问内存来获取操作数，涉及到内存的读写操作，而内存的访问速度相对 CPU 内部的寄存器和运算单元来说较慢，所以直接寻址的执行速度相对较慢。
立即寻址
操作数直接包含在指令中，CPU 无需额外的内存访问操作，因此执行速度较快，能够快速完成指令的执行。
常见的寻址方式的特点
指令系统类型
两种指令集系统
CISC(复杂):
指令:数量多，使用频率差别打可变长格式
寻址方式：支持多种
实现方式：微程序控制技术
RISC(精简):
指令：数量少，使用频率接近，定长格式，大部分为单周期指令
寻址方式：支持方式少
实现方式：增加了通用寄存器；硬布线逻辑控制为主；适合采用流水线。
CISC和RISC的特点对比
fly分类方法
流水线技术
取指->分析->执行
未使用流水技术执行指令的情况
使用流水线执行指令的情况
流水线周期
各流水线中执行时间最长的那一段
流水线时间的计算
n条指令，采用流水线其执行时间为：（t1+t2+t3）+（n-1）t
其中的t是流水周期，它是t1/t2/t3中最长的那一段。
流水线技术指标
吞吐率：单位时间内流水线完成的任务数量，Tp=n/Tk
n表示指令条数，Tk表示处理n条指令所需要的时间。
理论上最大的吞吐率是: 1/流水线周期。
加速比：不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间比即为加速比。
效率：流水线的设备利用率称为流水线效率。（采用流水线完成n个任务占用的的时空区域有效面积与所占区域总面积之比）。
注：各段流水时间相同，就越能提升流水线的性能
存储器系统
多级存储结构
采用多级存储结构的目的：解决存储容量、成本和速度之间的矛盾的问题
CPU(寄存器)
cache：按内容存取（相联存储器）
内存（主存）：RAM和ROM
外存：硬盘、光盘、U盘等
cache缓存->主存层次和主存->辅存层次
局部性原理：是层次化存储结构的支撑
时间局部性：刚被访问的内容，立即又被访问。
空间局部性：刚被访问的内容，临近的空间很快被访问。
主存
简称“主存”，起作用是存放指令和数据，并能有中央处理器（CPU）直接随机存取。主要有随机存储器RAM和只读存储器ROM组成，主要为DRAM组成
芯片类型
闪速存储器（Flash Memory）：简称闪存，在不加电的情况下能长时间保存存储的信息，它既有ROM的特点，又有很高的存取速度，而且易于擦除和重写，功耗很小，也可用作固态大容量存储器的存储芯片。
主存容量
采用随机存取方式存储，对每个存储内存单元进行编址
地址编号通常采用16进制表示。
主存容量=存储单元的个数*存储单元的容量
表示存储容量的相关单位
位：用bit表示，一个二进制表示1bit;
字节：用B表示，，1B=8bit;
字：通常位字节的整数倍，常见的字长有8/16/32/64bit;实际表示CPU一次处处理的二进制位数；
K：1K=210
M：1M=210K=220
G：1G=210M=220K=230
存储芯片片数计算
主存的总容量，实际上又是一片或多片存储芯片配以控制电路构成的，因此可知：
存储芯片片数=主存总容量/单个存储芯片容量1
Cache
Cache高速缓冲寄存器是位于CPU和主存之间，容量较小，当速度很高的的存储器，通常由SRAM组成。
Cahe利用局部性原理，将主存中可能被访问的内容调入速度更快的cache中，以解决CPU和主存之间速度不匹配的问题，而进行提升计算机性能。
映射方式
三种映射方式的比较
注：主存于Cache之间的地址映射直接由硬件自动完成。
Cache命中率
Cache 命中率指 CPU 访问数据时，所需数据在 Cache 中直接命中的概率，计算公式为：
命中率 = 命中次数 / 总访问次数
命中率越高，说明 Cache 的有效性越强，CPU 访问主存的次数越少，系统性能越优。
Cache淘汰算法
、
硬盘
硬盘接口
按照硬盘材质分位两大类
HDD:传统硬盘，即机械硬盘
SSD:固态硬盘
固态硬盘SSD的组成
固态硬盘SSD:可采用2种芯片类型，FLASH芯片或DRAM芯片
各类存储器的存取方式
相联存储：按内容存取（Cache）
随机存储：有地址，与位置无关（内存、U盘）
直接存储：有地址，与位置有关（硬盘、软盘、光盘）
顺序存储：无地址（磁盘）
