第一章 绪论
1.1 概述
1.2 计算机组件
1）软硬件对等原则
2）计算机三大件
- CPU
- 内存
- I/O
3）计量单位
- K M G T P E Z Y（10到80，2）
- 1MHz = 1 000 000 Hz
- 1KB = 1024 bytes 1MB 1GB
- m μ n p f a z y（-3到-24）
1.3 计算机系统实例
硬盘驱动访问时间大概在ms级别，内存访问在ns级别，芯片电路大概在μm级别，
SATA(serial advanced technology attachment)：串行高级技术配置
serial ports
parallel ports
USB
PCI
NIC
1.4 标准化组织
- ISO
- IEEE
- ITU
1.5 发展历程
- 0 机械：计算钟，帕斯卡林，差分机，穿孔制表
- 1 真空管：ENIAC，IBM-650
- 2 晶体管
- 3 集成电路
- 4 超大规模集成电路
摩尔定律
洛克定律
1.6 计算机层次结构
- 6 用户
- 5 高级语言层
- 4 汇编语言层
- 3 系统软件层
- 2 机器层（ISA）
- 1 控制层（硬连线和微程序）
- 0 数字逻辑层
1.7 云计算
- 基础设施即服务（IaaS）
- 平台即服务（PaaS）
- 软件即服务（SaaS）
1.8 Von Neumann Model
冯诺伊曼模型
- CPU:ALU,control unit, pc and registers
- 内存
- I/O
冯洛伊曼瓶颈
冯洛伊曼周期：取指 译码 执行
冯洛伊曼模型扩展：总线扩展
1.9 非冯洛伊曼模型
哈佛架构
神经网络，细胞自动机，认知计算机，量子计算，数据流计算，并行计算机
第二章 计算机中的数据表示
2.1 数据表示
比特 字节 字 双字 半字节
2.2 按位计数系统
successful subtraction method（逐次递减法）
division reminder method（除留余数法）
2.3 有符号整数的表示
最左一位的比特为符号位（1为负）
反码表示（one’s complement）
补码表示（two’s complement）:grin:补码加一
总结
2.4 浮点数的表示
单精度浮点数：1 8 23，以127为偏移
双精度浮点数：1 11 52， 以1023为偏移
2.5 字符编码
2.6 检错与纠正
CRC
最小汉明距离
第三章 布尔代数
第四章 计算机模型MARIE
4.1 介绍
4.2 CPU基础
CPU:取指，译码，执行
- 数据通路
- ALU：程序执行过程中用于执行逻辑运算和算术运算
- 寄存器：D触发器构成，一位一个；随时被CPU访问；control unit控制
- 控制单元：从存储器中读取指令，译码指令，用寄存器中的程序计算器寻找下一条要执行的指令
4.3 总线
点对点总线（P2P）和多点总线
数据总线、地址总线和控制总线
总线仲裁
- 菊花链仲裁（Daisy chain）:按优先级
- 集中式并行（centralized parallel）：一个中央仲裁控制器仲裁
- 自选择的分配式（self-selective）：设备自己决定谁使用
- 冲突检测的分配式（collision-detection）：发生冲突时设备重发请求（以太网）
4.4 时钟
控制指令的执行速度的内部时钟
4.5 I/O子系统
- 存储器映射I/O：对于CPU来说，访问I/O和内存没有区别，占用内存空间
- 基于指令的I/O：访问I/O有特定的I/O指令，不占用内存空间
4.6 存储器构成
内存能够以字节寻址，也能够以字寻址
交叉储存器
- 低位交叉寻址
- 高位交叉寻址
4.7 MARIE模型
MARIE的特点
7个寄存器
- AC：通用寄存器，保存数据值
- MAR：地址
- MBR：数据
- PC：下一条指令的地址
- IR：下一条指令
- InREG
- OutREG
ISA的指令集架构
- MARIE有9个基本指令和6个扩展指令
- ISA是计算机硬件和软件中的接口
4.8 指令的执行
4.9 中断
4.10 一个简单的程序
4.11 关于编译程序的讨论
汇编程序/汇编器