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計算機組成原理---概述及資料的表示和運算

計算機的發展:電子管(機器語言程式設計)-電晶體(有作業系統的雛形)-中小規模積體電路(有分時系統)-超大規模積體電路(產生了微處理器)

硬體系統和軟體系統共同構成了一個完整的計算機系統,對於某一功能來說,既可以用軟體實現,也可以用硬體實現,則稱軟硬體在邏輯上是等效的。

馮諾依曼計算機特點:計算機硬體系統由運算器,儲存器,控制器,輸入裝置和輸出裝置5大部件組成;指令和資料以同等地位存於儲存器內,並可按地址尋訪;指令和資料均用二進位制程式碼表示;指令由操作碼和地址碼組成;指令在儲存器內順序存放;以運算器為中心,輸入輸出裝置通過運算器與儲存器傳送資料。

MAR,MDR雖然是儲存器的一部分,但在現代CPU中確實存在於CPU中的。

資料庫系統不屬於系統軟體,資料庫管理系統屬於系統軟體。

相聯儲存器既可以按地址定址,也可以按內容定址。

計算機相關效能指標:CPI-執行一條指令所需要的週期數;MIPS-每秒執行多少百萬條指令;MFLOPS-每秒執行多少百萬次浮點運算;GFLOPS-每秒執行多少十億次浮點運算。

相容性是指計算機軟體或硬體的通用性,通常在同一系列不同型號的計算機間通用。

 

二進位制轉換為八進位制,十進位制,十六進位制。

十進位制轉換為任意進位制:除基取餘法,乘基取整法。

在計算機中,小數和整數不一樣,整數可以連續的表示,但小數是離散的,所以並不是每一個十進位制小數都可以準確的用二進位制表示,但任意一個二進位制小數都可以用十進位制小數表示。

二進位制編碼的十進位制數(BCD):8421碼,是一種有權碼,如果兩個8421碼相加之和大於等於1010,需要加0110修正;餘三碼:是一種無權碼,在8421碼基礎上加0011形成;2421碼:是一種帶權碼,小於5的最高位為0,大於等於5最高位為1。

字元編碼(ASCII):採用7位二進位制編碼,最高位為0,總共128個字元。編碼值0-31為控制字元,編碼值32-126是可印刷字元,編碼值32是空格,編碼值127是DEL碼,0-9的編碼值為0110000-0111001,低四位正好是二進位制形式0-9。

漢字的編碼包括漢字的輸入編碼,漢字內碼,漢字字形碼三種,它們是計算機中用於輸入,內部處理和輸出三種用途的編碼。區位碼是國家標準局於1981年頒佈的標準,用兩個位元組表示一個漢字,它將漢字和圖形符合排列在一個94行94列的二維程式碼表中。區位碼是4位10進位制數,前兩位是區碼,後兩位是位碼,所以稱為區位碼。國際碼則是將十進位制區位碼轉換為十六進位制後,加上20H。國際碼兩個位元組最高位都是0,漢字內碼為了區別中英文字元,將國際碼兩個位元組最高位改為1。

主存字由兩個位元組或四個位元組組成時,在同一個主存字中,既可以按先儲存低位位元組,後儲存高位位元組的順序存放字串內容(小端模式),也可按先儲存高位位元組,後儲存低位位元組的順序存放字串的內容(大端模式)。

通常某種編碼都是由許多碼字構成,任意兩個合法碼字之間最少變化的二進位制數稱為資料校檢碼的碼距。對於碼距不小於2的資料校檢碼,開始具有檢錯能力。碼距越大,檢糾錯能力越強,而且檢錯能力總是大於等於糾錯能力。