计算机组成结构1

概念
计算机组成：
运算器、控制器、存储器、输出设备、输入设备
CPU：运算器+控制器

• 运算器：算数逻辑单元ALU、累加寄存器AC、数据缓冲寄存器DR、状态条件寄存器PSW

• 控制器：指令寄存器IR、程序计数器PC、地址寄存器AR、指令译码器ID

存储器：硬盘和内存
输入设备：鼠标键盘
输出设备：显示器

计算机系统体系结构
第一种：
单指令流 + 单数据流 SISD -------单处理器
单指令流 + 多数据流 SIMD-------并行处理机，超级向量处理机
多指令流 + 单数据流 MISD-------不可实现
多指令流 + 多数据流 MIMD-------多处理器
第二种：
6级 应用语言机器
5级 高级语言机器
4级 汇编语言机器
3级 操作系统机器
2级 机器指令语言
1级 微指令系统
0级 硬联逻辑

指令系统
操作码（指令操作）和操作数（指令地址）
取指令–分析指令–执行指令

操作码指令寻址方式：存在控制器-程序计数器（PC）

• 顺序：顺序执行
• 跳跃：指令直接给出

操作数指令寻址方式：

• 立即寻址方式：直接给出操作数地址
• 直接寻址方式：操作数在主存的地址
• 间接寻址方式：访问2次主存，A-B（操作数地址）
  寄存器寻址方式：操作数存储在寄存器的编号
  基址寻址方式：基址寄存器+形式地址=操作数地址（扩大寻址能力）
  变址寻址方式：变址寄存器+形式地址=操作数地址

CISC复杂指令系统（Complex Instruction Set Computer），多、可变、周期长，实现方式为微程序控制技术
RISC简单指令系统（Reduced Instruction Set Computer），少，不变，单周期，实现方式为增加通用寄存器硬布线逻辑控制为主，适合采用流水线

流水线，将指令分段执行。

• 超流水线：时间换空间，增加级数和主频
• 超标量：空间换时间，增加多条流水线
• 超长指令字：使用软件技术
  

计算
奇偶校验码

原始编码加1位，计算原始编码多少个1，奇就+1位后保持奇数，偶就+1位后保持偶数
原始编码：101011
奇校验：1010111，5个1为基数
偶校验：1010110，4个1为偶数

CRC校验码

• 取最大乘积是X的5次方，5
• 原始编码+5个0，1110001100000
• 多项式从x0-5匹配，存在是1，不存在是0，结果为：110011
  x5 X4 x 1
  x5=1 x4=1 x3=0 x2=0 x1=1 x0=1
• 异或运算，1110001100000/110011，相减不借位
• 如果满足最大乘积数5，前面补足0，比如结果为1101，补0就是01101
  

流水线时间计算

• 流水线周期：执行时间最长的段
• 流水线执行时间：一条流水线总执行时间+（总指令条数-1）*流水线周期
• 流水线吞吐率：指令条数/流水线执行时间
• 流水线的加速比：不使用流水线之行时间/使用流水线之行时间

若指令流水线把一条指令分为取指、分析和执行三部分的时间分别是T(取指)=2ns，T(分析)=2ns,T(执行)=1ns，则100条指令全部执行完毕需__203__ns？

周期=2，执行时间=5+（100-1）*2=203