計算機組成原理學習 筆記一

去年開始接觸java，今年開始自己玩微控制器，Linux。感覺基礎太不紮實了，畢竟課程安排沒有安排計算機知識的相關學習，開始自己看網課補補。順便做些筆記，記錄下。一起努力好好學習吧

我看的網課是王道考研的《計算機組成原理》，把這個看完還會看他的作業系統，計算機網路，資料結構。希望自己能堅持下來，為自己想做的事打好基礎！

馮諾依曼計算機的特點

1、計算機由五大部件組成：儲存器，運算器，控制器，輸入輸出裝置

2、指令和資料以同等地位存於儲存器，可按地址尋訪

3、指令和資料用二進位制表示

4、指令由操作碼和地址碼組成

5、儲存程式：提前儲存資料到儲存器

6、以運算器為中心（中轉站，所有過程都要經過運算器）

現代計算機的結構

以儲存器為中心 CPU=運算器+控制器

主存：記憶體 輔存：硬碟（IO裝置）

主儲存器：MAR（店員）地址儲存器 ：位數反映儲存單元的個數

MDR（櫃檯） 資料儲存器： 位數為儲存字長 （ 注意字word和位元組Byte ）

儲存體→儲存單元→儲存位元組→儲存元（貨架）

資料按地址儲存 MAR MDR現在被放到CPU

運算器

ACC:累加器，存放運算元或運算結果

MQ：承商暫存器，存放運算元或運算結果

x：通用的運算元暫存器，用於存放運算元

ALU：算數邏輯單元，通過內部複雜的電路實現算數運算、邏輯運算

控制器

CU：控制單元、分析指令、給出kong’zhi’xin’h

IR：指令暫存器，存放當前指令

PC：程式計數器、存放下一條指令地址、自動加一

完成指令：PC取指→IR分析→CU執行

虛擬機器器（高階語言機器）→虛擬機器器（組合語言機器）→傳統機器（用機器語言的機器）→微程式機器（微指令系統）

編譯程式：一次全部翻譯，執行 ；解釋程式：翻譯一句執行，再翻譯再執行。

溢位判斷（同號相加 上溢和下溢）

方法一：邏輯表示式判斷（正+正，負+負）

方法二：最高位判斷

方法三：採用雙符號位補碼計算（模4補碼）（單符號（模2補碼））

符號擴充套件（int->long）

正整數在數值前加0 正小數後面加0

負數反碼和補碼加1，原碼加0 負小數原碼補碼加0，反碼+1

原碼一位乘法（每次運算只有原碼的一位）

進行n輪加法、移位

每次加法可能+0、+[|x|]原（根據當前MQ的最低位來確定加什麼）

MQ最低位=1，ACC+[|x|]原 ;MQ最低為=0，ACC+0

符號位進行異或運算

ACC放乘積高位 MQ放乘數乘積低位

ACC和被乘數（x）進行加法運算，然後ACC和MQ內容統一邏輯右移，以此類推

補碼一位乘法

進行n輪加法、移位，最後再多來一次加法（乘數的符號位參與運算）

輔助位-MQ中最低位=1時，ACC+[x]補

輔助位-MQ中最低位=0時，ACC+0

輔助位-MQ中最低位=-1時，ACC+[-x]補

每次移位是“補碼的算數右移”->符號位不動，數值位右移，正數右移補0，負數右移補1（符號位是啥就補啥）

符號位參與運算（通過加法、移位確定）

輔助位初始為0（“最低位”）在MQ最低位的右邊（原碼計算丟棄的那一位不斷在此更替）

補碼乘法一定要使用雙符號位，所有暫存器統一用n+2位

原碼除法：恢復餘數法

當餘數為負時商0，並+|除數|再左移，再-|除數|

實現方法：上商1/0，得到餘數，餘數末尾補0

ACC(被除數、餘數) MQ（商）預設上商1

ALU

通用暫存器（除數）

MQ預設上商1，使ACC+[-|除數|]補（即相減運算，比較大小），當結果符號位為1（餘數為負值）則商置0，ACC加回[|除數|]補

然後MQ、ACC進行邏輯左移（ACC高位丟棄、MQ低位補0）

老除數-|除數|=新餘數 新餘數=？0

Y：商0，+|除數|，恢復為老餘數 N：商1

餘數邏輯左移 左移n次，上商n+1次 最後一次上商餘數不左移

加減交替法

當餘數為負時商0，並左移，再+|除數|

被除數-|除數|=新餘數 新餘數為負？

Y：商0，餘數左移並+|除數| N：商1，餘數左移並-|除數|

加/減n+1次，每次加減確定一位商；左移n次（最後一次加減完不移位），若最後餘數為負，還要多加一次

補碼除法（加減交替法）

符號位參與運算，雙符號位

上商、加減判斷原則：餘數和除數同號，商1，餘數左移一位減去除數；餘數和除數異號，商0，餘數左移一位加上除數。重複n次。

末位商恆置1（ 誤差不超過2^(-n) 省事 ）

C語言強制型別轉換

無符號數和有符號數：不改變資料內容，改變解釋方式。

長整數變短整數：高位截斷，保留低位。

短整數變長整數：符號擴充套件。