1.数据的表示
1.1 R进制的表示以及互转
进制：二（B）、八(O)、十(D)、十六(H)进制,无明显标识按十进制进行判断
R进制转十进制 （1 1 1 0 1 0.1 0 1 1）（B）
位权分别为（2^5 2^4 2^3 2^2 2^1 2^0. 2^-1 2^-2 2^-3...）
用二进制进制数乘以位权数并相加即可得到十进制数 例如（1 1 1 0 1 0）（B）代表：1*2^5 +1*2^4+1*2^3+0*2^2+1*2^+ 0*2^0=48
八进制的位权为（...8^3 8^2 8^1 8^0 ..）十六进制同理
十进制数转二进制
可以用除进制数取余数，也可以用最高位位权进行试探
例如：十进制数60的二进制是多少？
2^5=32 2^6=64，32<60<64,故二进制数的最高一位为第六位（因为十进制个位也算一位）
二进制1 x x x x x 60-2^5=60-32=28
2^4=16 16<28<32 二进制1 1 x x x x 28-16=12
2^3=8 二进制1 1 1 x x x 12-8=4
2^2=4 二进制1 1 1 1 x x 4-4=0
0不够分给后面两个位置了，所以后两位均为0 故二进制位数为 1 1 1 1 0 0
二进制转八、十六进制
十进制无法直接转八与十六进制
故十进制转二进制再通过二进制转八与十六进制
（100 011 110）（B）转八进制 其中由低位向高位读取，每三个为八进制的一位，当数不够三个时在最前方补0，然后三个通过位权相加读数。
例如（100 011 110）（B）= (436)(O) (1 100 011 110) (B) =(1436)(O)
十六进制和八进制一样，不过每四个二进制为十六进制的一位。
例如（1 0001 1110）(B)=（11E）(H)
2.计算机体系结构
2.1冯.诺伊曼体系
程序与原始数据➡输入设备➡存储器（主存）➡输出设备➡计算结果
CPU包含：运算器+控制器（寻址），二者均与主存进行信息交互，其中控制器控制运算器
控制器：PC(存放下一条指令的地址) 程序计数器
IR(存放正在执行指令) 指令寄存器
ID（分析指令中的操作码） 指令译码器
运算器：ALU(执行算术与逻辑运算) 算数逻辑
AC（暂时存放中间结果） 累加寄存
存储器：主存（内存）：与CPU直接交互，存储指令与数据，与CPU构成主机
辅存（外存）：长期保存程序与数据，断电不丢失，容量大，存取速度慢。
2.2计算机总线
（1）按所传信息种类分类：分为数据，地址，控制总线
数据总线宽度：CPU中运算器与存储器互联的内部总线个数，CPU一次读取的二进制位数，也称之为字长。
地址总线宽度：CPU寻址范围，地址总线为N位，可寻址空间为：2的N次方。
bit（比特位） Byte（字节） 字为字节的整数倍 常见字长8/16/32 bit
换算：1*8bit =1Byte*1024=1KB*1024=1MB*1024=1MB、GB、TB...
1024bit=128Byte=0.125KB
（2）按传输方法分类：分为并行与串行总线
（单车道）串行：I2C、USB、RS232、SPI、UART、SATA、SAS（串行SCSI）
（多车道）并行：PCI总线、STD、IEEE488总线、SCSI
32位操作系统的最大寻址空间为：2^32/(1024)^3=4GB
3.指令系统
指令的组成：两个组成部分：操作码+地址码
操作码：指明该指令要完成的操作
地址玛：指明操作数内容或其所在的存储单元地址
3.1寻址方式
获取操作数的方式，可采用多种寻址方式，用以实现扩大寻址空间，提高编程灵活性的目的
操作数：告诉CPU有什么数据需要操作以及数据在哪里
（1）立即寻址：指令直接给操作数 速度快
（2）直接寻址：内存中给操作数 访问内存
（3）寄存器寻址：寄存器中给操作数 访问寄存器
（4）寄存器间接寻址：内存中给操作数 寄存器中存放的是操作数的地址
3.2指令系统类型
CISC（杂）指令数量多，差别大，可变长格式，支持多种寻址，代表：X86
实现方式：微程序控制技术
RISC（简）数量少，定长格式，支持寻址方式少，代表：ARM、RISC-V、MIPS
实现方式：增加通用寄存器，硬布线为主，适合采用流水线
3.3流水线技术
→取指→分析→执行→
三个阶段，三个时钟周期，减少指令执行中浪费的资源
流水线周期(T)：执行时间最长的那一段
流水线理想理论时间计算：n条指令，时间为（t1+t2+t3）+(n-1)T
实践计算公式：（k+n-1）T k为阶段数。注：计入阻塞、延迟、竞争。
相关技术指标：（1）吞吐率：单位时间内完成的任务数量,TP=n/Tk Tk为处理n条指令所需的时间，理论最大吞吐率为：1/T
(2)加速比：不用流水线与用流水线的时间比：S=Ts/Tk Ts=（t1+t2+t3）n
(3)效率：流水线设备利用率（采用流水线完成的n个任务所占时间占总时间的比值）
各阶段时间相同，可以提升流水线性能，加速比越高，流水线性能越好。
相关术语：时钟周期：计算机中最基本，最小的时间单位（CPU完成一个基本动作所花费的时间）
CPI平均指令周期：每条计算机指令执行所需时钟周期
MIPS:每秒处理的百万级机器语言指令数
MFLops：每秒百万个浮点操作，衡量计算机的系统指标
4.存储系统
4.1多级存储结构
↑ 速度快 CPU:中央处理器，寄存器 容量小 ↑
| ↕ 数据交换 |
| Cache(MB级别)：按内容存取（相级存储器） |
| ↕ 数据交换 |
| 内存（主存GB级别）：RAM与ROM |
| ↕ 数据交换 |
↓ 速度慢 外存（辅存）：硬盘，光盘，U盘 容量大 ↓
Cache缓存↔主存 缓解CPU与主存之间的速率矛盾 由硬件实现
主存↔辅存 逻辑扩大主存空间 软硬件协同实现
辅存部分磁盘空间当内存用，避免程序很大或很多，导致的内存消耗，此技术被称之为虚拟内存
4.2主存/硬盘
存放指令与数据，由CPU直接随机读取，主要由RAM（随机存储器）与ROM(只读存储器)组成
