计算机存储系统

CPU内部通用寄存器，CPU内部cache，CPU外cache，主存，在线硬盘，脱机磁带光盘

cache工作过程

(1)当CPU需要进行访存时，首先给出主存实地址。

(2)地址映像变换机构接收到主存实地址后，根据块号判定所访问的信息字是否在Cache中。

若在，通过地址变换机构变换为Cache块地址，在根据块内地址，对Cache进行存取。

若不在，则通知访问Cache块失效。然后通过CPU与主存之间的直接数据通路访问主存，将被访问字直接送给CPU，

并将包含该字的新块装入Cache。若Cache已满，则通过替换策略实现机构，调出某一Cache块，然后装入所需的块。

映像规则

全相联映像：主存与缓存分成相同大小的数据块。主存的某一数据块可以装入缓存的任意一块空间中。

直接映像：主存容量应是缓存容量的整数倍，将主存空间按缓存的容量分成区

组相联映像：

替换策略：随机法、先进先出(FIFO)、最近最少使用法(LRU)

相联存储器是指其中任一存储项内容作为地址来存取的存储器

虚拟存储器：应该把一个程序当前正在使用的部分放在内存， 而其余部分放在磁盘上，就启动执行它。操作系统根据程序执行时的要求和内存的实际使用情况， 随机地对每个程序进行换入/换出。

计算机体系结构

概念：是程序员角度看到的计算机属性

指令集：RISC（reduced）     CISC（complex）

指令的流水线

不能提高单个流程的时间，是整合多个流程提高效率

操作周期：指令中用时最长的指令的执行时间

吞吐率：单位时间内流水线所完成的任务数量

流水线加速比：未使用流水线与使用流水线 所用时间

计算机分类——Flynn分类法

单指令多数据流：个处理机以异步的形式执行同一条指令（单控制部件）

阵列处理机、并行处理机

多指令多数据流：能实现作业、任务、指令各级全面并行

多处理机

输入输出技术

直接程序控制：整个输入输出过程是在CPU执行程序的控制下完成的

中断方式：I/0系统准备好之后发出中断请求，CPU收到转入I/O中断服务，完成再返回被中断程序执行

直接存储器存取方式（DMA）

过程无需CPU干预，CPU开始结束处理

总线

地址总线：决定内存数据操作的地址、地址总线决定了CPU能访问的最大内存空间大小

数据总线：决定传输的数据值、一次数据传输可决定的数据大小、决定了CPU和外界的数据传送速度

控制总线：CPU通过控制总线对外部器件进行控制

常见总线

SCSI：软硬磁盘、光盘、扫描仪

SATA：硬盘光盘（大量存储设备）

USB：4条信号线，2条数据，2条5V500毫安电源

数制

二进制整数最终都是以补码形式出现的

正数的原码、反码、补码都相同；负数的反码（除符号位按位取反）、补码（反码+1），移码补码的符号位取反。

反码：解决负数加法运算问题，将减法运算转换为加法运算，从而简化运算规则；

补码：解决负数加法运算正负零问题，弥补了反码的不足。

移码（又叫增码）是符号位取反的补码，一般用指数的移码减去1来做浮点数的阶码，引入的目的是为了保证浮点数的机器零为全0。

一个字节的补码表示范围是-128~127

原码反码，都是有正0和负0，

浪费一个编码，这不符合数学意义，早期硬件很昂贵，一位或者一个编码的浪费都是不可饶恕的

补码把负0（10000000）用来表示-128。因此-128是没有原码和反码的

单精度浮点数 1位符号位  8位阶码  23位尾数

为什么浮点数表示，阶码要加上127？

IEEE754标准规定阶码位存储的是指数的移码。

移码的几何意义是把真值映射到一个正数域，其特点是可以直观的反映二个真值的大小。移码大真值也大。

基于这个特点，对于计算机来说移码比较二个真值的大小非常简单，只要高位对齐后逐个比较即可。不用考虑负号问题，这也是阶码会用移码表示的原因

为什么浮点数计算会溢出？

单精度浮点数，二进制尾数位占23位

加减  规格化就尾数溢出，导致精度缺失

校验码

循坏冗余校验码(CRC)

奇偶校验码

海明码

• 根据2^k >= m+k+1 。k为校验位数，m为二进制数长度 ，求出校验位数
• 校验位信息位对号入座

海明校验位是放在2的幂次上的

信息位的位子从高到低依次存放

• 确定校验位的值

数据为01101001的海明码，采用4个校验位求其偶校验方式的海明码。

位置H从高到低

信息位从高到低

结果result------->

               学习笔记

最后

以上就是拼搏长颈鹿为你收集整理的软考-组成原理与体系结构               学习笔记的全部内容，希望文章能够帮你解决软考-组成原理与体系结构               学习笔记所遇到的程序开发问题。

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