猿考研之组成原理篇一（计算机发展和结构，性能指标，数值与编码）

计算机发展和结构

• 计算机分类
• 电子模拟计算机
• 电子数字计算机
  • 专用计算机
  • 通用计算机
    • 巨型机
    • 大型机
    • 中型机
    • 微型机
    • 单片机
      

硬件发展

• 电子管时代
  • 第一台电子数字计算机：ENIAC
  • 机器语言
  • 占地面积约170平方米
  • 耗电量150千瓦
  • 包含了17,468根真空管
• 晶体管时代
  • 第一台使用晶体管线路的计算机：TRADIC
  • 面向过程的程序设计语言：FORTRAN
  • 有了操作系统雏形
  • 耗电量30瓦
  • 包含了800只晶体管
• 中小规模集成电路时代
  • 高级语言迅速发展
  • 开始有了分时操作系统
• 大规模、超大规模集成电路时代
  • 产生了微处理器
  • 新的概念：并行、流水线、高速缓存、虚拟存储器…

微处理器的发展

• 微型计算机的发展以微处理器技术为标志
• 机器字长：计算机一次整数运算所能处理的二进制位数
  • 区分：操作系统位数：其所依赖的指令集的位数
• 摩尔定律揭示了信息技术进步的速度集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，整体性能也将提升一倍

结构

软件和硬件在逻辑上是等效的

性能指标

容量

速度

• 浮点运算主要用于衡量向量机
• 数据通路带宽：数据总线（连接CPU和其他部件）一次所能并行传送信息的位数
  • 
• 吞吐量：指系统在单位时间内处理请求的数量。
  • 它取决于信息能多快地输入内存，CPU能多快地取指令，数据能多快地从内存取出或存入，以及所得结果能多快地从内存送给一台外部设备。这些步骤中的每一步都关系到主存，因此，系统吞吐量主要取决于主存的存取周期。
• 响应时间：指从用户向计算机发送一个请求，到系统对该请求做出响应并获得它所需要的结果的等待时间。
  • 通常包括CPU时间（运行一个程序所花费的时间）与等待时间（用于磁盘访问、存储器访问、I/o操作、操作系统开销等时间）。

数值与编码

进位计数法

基数：每个数位所用到的不同符号的个数

	基数大（十进制）	基数小（二进制）
位数	少	多
运算（乘法为例）	100种情况	4种情况

进制转换

二进制转其他进制

四进制、八进制、十六进制一>二进制，每位写成对应的二进制形式

真值和机器数

SCD码

余3码，2421码

ASCII

字符串

• 大端模式：存储单元内先存储高位字节、后存储低位字节的顺序
• 小端模式：存储单元内先存储高位字节、后存储低位字节的顺序
  

• 为了和ASCII区分，加上80H把高位变成1，然后得到汉字机内码

校验原理：奇偶校验码

• 奇校验码：整个校验码（有效信息位和校验位）中“1”的个数为奇数。
• 偶校验码：整个校验码（有效信息位和校验位）中“1”的个数为偶数。
  

海明校验码

步骤

循环冗余校验码