计算机的组成
1、控制器
2、运算器（CPU）
3、主存储器（内存）
4、外存
5、输入、输出设备
存储器：主存和外存
数据的表示
对于任意一个R进制数，它的每一位数值等于该位的数位乘以该位的权数。权数由Rk表示，K与该位和小数点之间的距离有关。当该位位于小数点左边，K值是该位和小数点之间的数码的个数，而当该位位于小数点的右边，K值是负值，其绝对值是该位和小数点之间数码的个数加1。
例如，十进制数1234.56，其数值可计算如下：
1234.56=1*103+2*102+3*101+4*100+5*10-1+6*10-2
二进制数10100.01B的值可计算如下：
10100.01B=1*24+1*22+1*2-2=20.25
十六进制数8ABH的值可计算如下：
8ABH=8*162+10*161+11*160=2219
十进制转二进制使用"除二取余"法，如将86转换为二进制数：
86/2=43——余0
43/2=21——余1
21/2=10——与1
10/2=5——余0
5/2=2——余1
2/2=1——余0
1/2=0——余1
将余数从下往上排列，即得1010110
二进制转八进制时，从右开始，每三位为一组，不够三位最高位向前补0即可。每组按权展开求和，最终得到八进制数。
例如：11101001=（011）（101）（001）=351
同理，二进制转十六进制，每四位为一组。
例如：11101001=（1110）（1001）=E9
1 |
-1 |
1-1 |
|
原码 |
0000 00001 |
1000 0001 |
1000 0010 |
反码 |
0000 00001 |
1111 1110 |
1111 1111 |
补码 |
0000 00001 |
1111 1111 |
0000 0000 |
移码 |
1000 00001 |
0111 1111 |
0000 0000 |
补码是最适合进行数字加减运算的数字编码。
定点数和浮点数
（1）定点数。小数点的位置固定不变的数。分为定点整数（纯整数，小数点在最低有效位数值之后）和定点小数（纯小数，小数点在最高有效位数值位之前）。
0.1011001 |
-0.1011001 |
|
原码 |
01011001 |
11011001 |
反码 |
01011001 |
10100110 |
补码 |
01011001 |
10100111 |
移码只用于表示浮点数的阶码，所以只用于整数。
浮点数表示：N=M*Re
其中M称为尾数，e为指数，R为基数。
例如：1234=1.234*103
浮点数的运算：对阶——尾数计算——结果格式化
校验码
计算机中的数据在进行存储和传输的过程中可能会发生失误。为了及时发现和纠正这类错误，在数据传输过程中要进行校验，也就是在传输的数据中增加数据校验码。
数据校验码是具有发现某些错误或具有自动纠错能力的数据编码，最常用的是奇偶校验码。
码距，是指在一个编码系统中任意两个合法编码（码字）之间不同的二进制位数叫这两个码字的码距。
1、奇偶校验
只能检测代码中奇数位出错的编码，但不能发现偶数位出错的情况。
奇数+奇数=偶数；偶数+奇数=奇数；偶数+偶数=偶数；奇数+偶数=奇数。
2、海明码
海明码的校验码的位置必须是在2n位置（n从0开始，分别代表从左边数起分别是第1、2、4、8、16…），信息码也就是在非2n位置
… |
12 |
11 |
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
位数 |
… |
I8 |
I7 |
I6 |
I5 |
I4 |
I3 |
I2 |
I1 |
信息位 |
||||
r3 |
r2 |
r1 |
r0 |
校验位 |
设数据位是n位，校验位是k位，则n和k必须满足关系：2k>=n+k+1
例如，求信息1011的海明码。
解答：（1）根据2k>=4+k+1，确定校验位为3位23>=4+3+1。
（2）列出公式表格。
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
位数 |
I4 |
I3 |
I2 |
I1 |
信息位 |
|||
r2 |
r1 |
r0 |
校验位 |
填入数值
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
位数 |
1 |
0 |
1 |
1 |
信息位 |
|||
r2 |
r1 |
r0 |
校验位 |
7=22+21+20，6=22+21，5=22+20，3=21+20
r2=I4?I3?I2=1?0?1=0
r1=I4?I3?I1=1?0?1=0
r0=I4?I2?I1=1?1?1=1
填入校验位
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
位数 |
1 |
0 |
1 |
1 |
信息位 |
|||
0 |
0 |
1 |
校验位 |
计算机系统结构分类
1、Flynn分类法
在Flynn分类法中，M.J.Flynn提出了下面几个定义：
指令流：机器执行的指令序列。
数据流：由指令流调用的数据序列，包括输入数据和中间结果，但不包括输出数据。
多倍性：在系统性能瓶颈部件上同时处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数。
按照指令和数据流不同的组织方式，计算机系统可分为四类：
1．单指令单数据流（SISD）：单处理机，SISD其实就是传统的顺序执行的单处理器计算机，其指令部件每次只对一条指令进行译码，并只对一个操作部件分配数据。流水线方式的单处理机有时也被当成SISD。第一代计算机。
2.单指令多数据流（SIMD）：并行处理机、阵列处理机、超级向量处理机，各处理机以同步的形式执行同一条指令。图形处理方面。
3.多指令单数据流（MISD）：流水线计算机，被证明不可能，至少是不实际。理论模型。
4.多指令多数据流（MIMD）：多处理机，能够实现作业、任务、指令等各级全面并行。多核计算机。
2、冯氏分类法
1972年冯泽云提出用最大并行度来对计算机体系结构进行分类。所谓最大并行度是指计算机系统在单位时间内能够处理的最大二进制位数。
3、Handler分类法
根据计算机指令执行的并行度和流水线来对计算机系统进行分类。
4、Kuck分类方法
也是用指令流、执行流和多倍性来描述计算机系统特性，但其强调执行流的概念，而不是数据流。
存储器系统
存储器的主要功能是存储程序和各种数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。
存取方式 |
读写装置 |
数据块标志 |
访问特性 |
代表 |
顺序存取 |
共享 |
无 |
线性 |
磁带 |
直接存取 |
共享 |
数据块，每块一个唯一标志 |
可直接移到特定数据块 |
磁盘 |
随机存取 |
每个可寻址单元专有 |
每个寻址单元均有一个唯一地址 |
随时访问任何一个存储单元 |
主存 |
相连存取（属于随机存取） |
每个可寻址单元专有 |
每个寻址单元均有一个唯一地址 |
根 |
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