笔记来源于王道考研视频
第一章
通过电信号传递信息（低电平代表0，高电平代表1）
计算机系统
计算机系统=硬件+软件
软件
| 系统软件 | 应用软件 |
| 操作系统，数据库管理系统（DBMS），标准程序库（编程时使用的库函数），网络软件（实现比如TCP/IP协议的），语言处理程序（将高级语言转化成低级语言），服务程序（调试程序） | 微信，QQ |
| 用来管理整个计算机系统 | 按任务需要编制而成的各种程序 |
硬件的发展（逻辑元件）
- 第一台数字计算机：ENIAC（1946）–电子管
- 晶体管（有操作系统的雏形）
- 中小规模集成电路
- 大规模，超大规模集成电路（有操作系统出现）
- 1947年，贝尔实验室，发明了“晶体管”（肖克利）
- 1959年，仙童半导体公司发明“集成电路”（八叛徒）
- 摩尔，创建Intel（摩尔定律：集成电路上可容纳的晶体管数目，每隔18个月便会增加一倍，揭示了信息技术进步的速度）
软件的发展
机器语言–>汇编语言–>高级编程语言
目前的发展趋势
计算机硬件的基本组成
早期 冯·诺依曼机
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 冯·诺依曼机的特点
- 计算机由五大部件组成
- 指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访
- 指令和数据用二进制表示
- 指令由操作码和地址码组成
- 存储程序
- 以运算器为中心
现代计算机结构
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 - 因为运算器和控制器的关系比较密切，所以我们把它整合成为一个整体CPU
- 输入设备和输出设备统一叫做I/O设备
- 所以现代计算机结构又可以划分为：
- CPU
- 主存储器（CPU和主存储器又称为主机）
- I/O设备
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 主存：比如手机运行内存8GB
辅存：比如机身内存128GB
主存储器
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 存储器 > 存储单元 > 存储元
运算器
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 控制器
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机的工作过程（例）
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机系统的层次结构
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 将高级语言翻译成机器语言的程序叫做翻译程序（包括两种） - 编译程序：是将用户编写的高级语言程序（源程序）的全部语句一次全部翻译成机器语言程序，而后在执行机器语言程序。因此，只要源程序不变，就无需再次进行翻译
- 解释程序：将源程序的一条语句翻译成对应机器语言的一条语句，并且立即执行这条语句，接着翻译源程序的下一条语句，并执行这条语句，如此重复。因此，翻译一次，执行一次，即使下一次重复执行该条语句，也必须重新翻译。
计算机体系结构和计算机组成原理的区别
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机的性能指标
存储器的性能指标
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 CPU的性能指标
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 系统整体的性能指标
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 思考
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 回顾
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 第二章
进制转化
其他进制转化为十进制
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 二进制 <–> 八进制，十六进制
- 三个二进制位对应一个八进制位
- 四个二进制位对应一个十六进制位
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 十进制–>任意进制
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 真值和机器数
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 BCD码
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计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 循环冗余校验码（CRC）
- 可以检错，不能纠错（其实在信息位少的时候，有时候是具有纠错能力的）
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 定点数的表示
无符号数
整个机器字长的全部二进制位均为数值位，没有符号位，相当于数的绝对值（一般是整数）
有符号数
原码
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计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 补码
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 移码
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 总结
由[x]补求[-x]补的方法— 符号位，数值位全部取反，末位加1
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 原码，补码，移码的作用
补码的作用：将减法操作转变为等价的加法（也就是加一个负数的时候，就等价于加上这个负数的补码）
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 移码的作用：方便对比大小
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 定点数的运算
算术右移
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 算数左移
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 反码的算术移位
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 补码的算术移位
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 算术移位总结
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 举例
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 逻辑移位
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 循环移位
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 加减运算和溢出判断
加减运算
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计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 原码乘法
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 补码乘法
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 机器实现
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 - 最后一次加法，因为符号位也要参与运算
- 补码的乘法是算数移位，符号位固定不变
- 正数算数右移，高位补0
- 负数算数右移，高位补1
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 原码除法
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 机器实现：恢复余数法
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 恢复余数法
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 不恢复余数法（加减交替法）
- 余数为负，直接商0，并让余数左移一位(乘2)，再加上|除数|，得到新余数
- 除数要小于被除数，因为小数二进制位无法表示大于1的数，也就是说在第一步的商就必须是0
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 补码的除法
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 强制类型转化
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 数据存储和排序
大小端存储
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 边界对齐
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 浮点数的表示
定点数表示的数字范围有限
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 上面的浮点数表示会损失精度，我们可以让其的表示规格化，减少精度损失
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 左规和右归
浮点数规格化特点
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 IEEE 754
triple
真值的-128，-127有其他的用途
所以真值的范围就在 -126~127
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 ( − 1 ) S ∗ 1. M ∗ 2 E − 127 (-1)^S*1.M*2^{E-127} (−1)S∗1.M∗2E−127
S：符号位
E：阶码
M：尾数
32=1+8-23
例
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 IEEE单精度浮点数的最大最小绝对值
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 浮点数的运算
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 强制类型转化
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 逻辑运算
算术逻辑单元(ALU)
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 门电路
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 复合逻辑
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 加法器
一位全加器
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 串行加法器
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 并行加法器
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 加法器，ALU的改进
并行加法器的优化
计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 计算机组成原理——基本组成 进制转化 奇偶校验 原码 反码 补码 移码 移位 原码补码乘法除法 IEEE754 加法器ALU第一章第二章 
