【 软考】【计算机系统知识】计算机组成和体系结构（数据的表示–流水线技术）

写在前面

最近被朋友和地方政策激励，跑来考软考，软考就是中国计算机技术职业考试，看了一下相关的资格考试，因为作者是软件专业毕业的，所以选了中级的软件设计师，哈哈哈。然后写一些备考过程中记的笔记，顺便水几篇文章，有一起考试的XDM可以抄一下看一眼，可能没什么帮助哈哈哈。

目录

星号(*) 代表中重要程度

数据的表示****

运算器与控制器

Flynn分类法 **

CISC 与RISC **

流水线技术 ****

存储系统 ****

总线系统 *

可靠性 *

校验码 ***

运算器与控制器

运算器和控制器是计算机CPU的两个重要组成，那么先来了解计算机结构：

计算机结构

计算机主要分为两大部分：主机和外设，具体看图

运算器

运算器由4大组成：

• 算术逻辑单元 ALU 负责 数据运算和逻辑运算
• 累加寄存器 AC 为ALU提供工作区，暂存数据，至少会有一个AC
• 数据缓冲寄存器DR 负责 数据读和写
• 状态条件寄存器 控制状态和状态的表示的记录，选择题中有时候属于控制器有时候属于计算器

控制器

控制器由5大组成

• 程序计数器 PC（计数器）存放CPU要执行或者访问的下一条指令的地址
• 指令寄存器 IR 存储即将执行的指令
• 地址寄存器 当前执行或访问的指令的地址
• 指令译码器
• 时序部件 按时间顺序做，什么时候做什么事情

Flynn分类法

书上的分类法由很多，但是这里只介绍一种，别问为什么，可能是因为常考吧。

指令的基本概念

一条指令就是机器语言的一个语句，是一组由意义的二进制代码，分为：

• 操作码字段：要做什么操作
• 地址码字段：参与操作的数存在哪

指令的类型：三地址指令（一个操作码三个地址码：a+b=c）、二地址指令(a+=b)、一地址指令(a++)、零地址指令。

寻址方式

• 立即寻址方式
  • 操作数直接在指令中，速度快，灵活性差
• 直接寻址方式
  • 指令中存放的是操作数的地址
• 间接寻址方式
  • 指令中存放一个地址，这个地址对应的内容是操作数的地址，即两次寻址
• 寄存器寻址方式
  • 寄存器存放操作数
• 寄存器间接寻址方式
  • 寄存器存放操作数的地址

CISC与RISC (指令系统类型）

流水线技术

概念

在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术

指令操作

1. 取值
2. 分析
3. 执行

例子

说明：若在一般情况下，一次指令操作需要1毫秒，那么三条指令就需要9毫秒

使用流水线并行之后，只需要5毫秒，具体操作如下图：

计算公式

进入流水线周期概念，是指令操作中执行时间最长的一段，比如：取指1毫秒，分析2毫秒，执行1毫秒，周期是2毫秒

理论公式

第一条指令的执行之间 + （指令条数 – 1） * 流水线周期，例如：

取指1毫秒，分析2毫秒，执行1毫秒，一共5条指令：4 + (5 – 1) * 2 = 12毫秒

实际公式

因为所有步骤都有最长周期，所以公式为：所有步骤 * 周期 + （指令条数 – 1） * 流水线周期，例如

取指1毫秒，分析2毫秒，执行1毫秒，一共5条指令：3 * 2 + (5 -1) * 2 = 14毫秒

选择题注意

先验算理论公式，没有再验算实际公式

流水线吞吐率

单位时间内，流水线所完成的任务数量

公式

指令数量 / 流水线执行时间

最大吞吐率

1/流水线周期

最后

数据应该就是到这了。接下来的内容我会一章一章更新，不过不会很快，毕竟还要日常码代码工作。

希望我的文章能给你带来一部分启发和帮助，如果有什么不足或错误的地方，欢迎读者评论和留言

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