9.性能指标 考点：性能指标定义，概念，参数计算 1-3分 【计算机组成原理】一、计算机系统的性能指标(机器字长、存储容量、存储单位、CPU时钟周期、主频、CPI、IPS、运算速度、数据通路、吞吐量、响应时间)_cpi通路-CSDN博客

3.CPU组成 考点集中在CPU组成上 运算器 算术逻辑单元ALU:数据的算术运算和逻辑运算 累加寄存器AC:通用寄存器，为ALU提供一个工作区，用在暂存数据数据 缓冲寄存器DR:写内存时，暂存指令或数据 状态条件寄存器PSW:存状态标志与控制标志(争议:也有将其归为控制器的) 控制器 程序计数器PC:存储下一条要执行指令的地址 指令寄存器IR:存储即将执行的指令 指令译码器ID:对指令中的操作码字段进行分析 时序部件:提供时序控制信号 寻址方式 考点：需要知道各个寻址的方式 立即寻址方式 特点:操作数直接在指令中，速度快，灵活性差 直接寻址方式 特点:指令中存放的是操作数的地址 间接寻址方式 特点:指令中存放了一个地址，这个地址对应的内容是操作数的地址。 寄存器寻址方式 特点:寄存器存放操作数 寄存器间接寻址方式 特点:寄存器内存放的是操作数的地址 CISC与RISC 考点：两类方向存在的区别(给出一段描述判断是哪个)

5.存储系统(几乎每次必考，三个里面抽取) 考点1:层次化存储体系 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。(程序中体现：典型的就是循环结构) 空间局部性:刚被访问的内容，临近的空间很快被访问。(程序中体现：典型的就是顺序结构) 1、存储器位置： 内存&外存 2、存取方式： (1)按内容存取: 相联存储器 (如Cache) (2)按地址存取 随机存取存储器(如内存) 顺序存取存储器((如磁带) 直接存取存储器(如磁盘) 3、工作方式： (1)随机存取存储器RAM(如内存DRAM) (2)只读存储器ROM(如BIOS) 考点2:Cache ~在计算机的存储系统体系中，Cache是访问速度最快的层次(若有寄存器，则寄存器最快)。 ~使用Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理。 时间局部性 空间局部性 直接相联映像:硬件电路较简单，但冲突率很高。 全相联映像:电路难于设计和实现，只适用于小容量的cache，冲突率较低。 组相联映像:直接相联与全相联的折中。 考点3:主存编址计算 1B(字节) = 8bit 存储单元 存储单元个数=最大地址-最小地址+1 编址内容 按字编址:存储体的存储单元是字存储单元，即最小寻址单位是一个字按 字节编址:存储体的存储单元是字节存储单元，即最小寻址单位是一个字节。 总片数=总容量/每片的容量

1.1 二进制，十进制，十六进制转换 原文 https://zhuanlan.zhihu.com/p/481513009 思前想后： 例 接下来我们细致理解进制之间的转换 一：2进制转换为16进制： 把二进制数从低位到高位每4位组成一组，直接用16进制数来表示即可，例如： 0011 0101 1011 1111 3 5 B F 这里很好拼凑，1，2，4，8权相对应的位置只要是1，咱们加起来就可以了 第一个末尾俩1（1+2=3），接着（1+4=5），接着（1+2+8=B）最后（1+2+4+8=F），记住 1，2，4，8的顺序就好了 所以 0011010110111111B=35BFH 注意：十六进制数以H为后缀，十进制D，八进制O，二进制B，这里的末尾B和H是强调是什么进制的） 二：16进制转为2进制 把16进制数中每一位用4为二进制数来表示（不足四位用0补充），即可得到相对应的二进制数，例如： A 1 9 C 1010 0001 1001 1100 同上(在1,2,4,8中)，A=2+8，所以二进制数中从右到左第2位和第四位是1，即1010 9=1+8，所以在二进制数从右到左第一位和第四位是1,即1001 三：2进制转换为10进制数 各位二进制数码乘以与其对应的权之和即为与该二进制数对应的十进制数：例如 1011100.10111B = 2^6+2^4+2^3+2^2+2^-1+2^-3+2^-4+2^-5 = 92.71875D 四：10进制转换为2进制 把要转换的十进制数的整数部分不断除以2，并计下余数，直到商为0为止，例如： 整数N=117D 117/2=58余1（a0=1） 58/2=29余0 (a1=0) 29/2=14余1（a2=1） 14/2=7 余0 (a3=0) 7/2=3余1 (a4=1) 3/2=1余1(a5=1) 1/2=0余1(a6=1) 用短除法更快一点 即N=117D=1110101B 对于被转换的十进制数的小数部分则应不断乘以2，并计下其整数部分，直到结果的小数部分为0为止 例如小数 N=0.8125D 0.8125*2=1.625 (b1=1) 0.625*2=1.25 (b2=1) 0.25*2=0.5 (b3=0) 0.5*2=1.0 (b4=1) 所以N=0.8125D=0.1101B 五：16进制数转换为10进制数 各位十六进制数与其对应权值的乘积之和即为相应的十进制数，例如： N=BF3CH =1116^3+1516^2+316^1+1216^0 =48956D 六：10进制转换为16进制 1：可以先转换为2进制再转换为16进制 2：除法：把要转换的十进制数的整数部分不断除以16，并记下余数，直到商为0为止：例如： N=48956D 48956/16 = 3059 余12(a0=12) 3059/16=191 余3 (a1=3) 191/16=11 余15 (a2=15) 11/16 = 0 余11 (a3=11) 所以：N=48956D = BF3CH 原码，补码，反码 原码：最高位表示符号（正数用0，负数用1），其它位表示数值位，称为有符号数的原码表示法，例如： N=45=00101101B 【N】原码=0 0101101B M=-45 【M】原码=1 0101101B 反码：正数的反码与原码相同，符号位用0表示，数值位值不变。负数的反码符号位用1表示，数值位为原码数值为按位取反形成，即0变1，1变0，例如： N=45=00101101B 【N】反码=0 0101101B M=-45 【M】反码=1 1010010B 补码：正数的补码与原码相同，即符号位用0表示，数值位值不变。负数的补码为反码加1形成，例如： N=45=00101101B 【N】补码=00101101B M=-45 【M】补码=11010011B 例如：11000111=-57计算方式： 最高位为1，先加负号 接着取反码+1=00111001=57 即-57 二进制加法 在这个例子当中 25 的原码：00011001 -25的补码为：11100111 32 的原码：00100000 -32的补码为：11100000 即-25等于25的反码+1 最终的结果为 11000111即-57,将其反码加1之后转化为十进制为57（验证了结果的正确性） 在这里11000111最前面应该还有个1，在这里系统将其抛弃了（但不是彻底抛弃，这里的进位被PSW寄存器里记录了，去掉他并不影响结果） 补码的表数范围 N位二进制数能够表示的 无符号整数范围：0 ~ 2^n - 1 如8位：0~255 （8个位都表示数值了，最大2^8-1） N位二进制数能够表示的 有符号整数范围：-2^(n-1) ~ 2^(n-1) - 1 如8位：-128~127 （因为最高位0，1表示正负，其余7位才表示数值,最大2^7-1） 计算11111111转换为十进制数： 无符号：2^8-1=255 有符号：最高位是1，先确定是负数 接着取反码：0000 0000 接着+1 0000 0001 = 1 加上确定是负数，最终结果为-1 所以无符号时为255，有符号时为-1

4.流水线技术 流水线执行时间计算 流水线周期为执行时间最长的一段(三段中取址,分析，执行)其中最长耗时的那段 第一条指令单独拎出来计算是因为水桶效应，后面的执行受第一条(流水线建立时间)的影响 第一条指令执行的时间就是第一条指令每段相加总的时间 流水线计算公式为: 实践公式将一条指令执行的时间扩大到最长段，所以k是段数，t是最长的那个段也就是流水线周期 考试中一般用到理论公式，如果没有答案用实践公式 流水线吞吐率计算 单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量 流水线最大吞吐率 t 为流水线周期