计算机组成原理之计算机的性能指标和数制与编码

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前言

一、计算机的性能指标
1、CPU的性能指标
二、数制与编码
1、进制转换
2、真值和机器数
3、BCD码
1、8421码（有权码）
2、余3码（无权码）
3、2421码（有权码）
4、无符号整数的表示

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一、计算机的性能指标

总容量=存储单元个数×存储字长(bit)=存储单元个数×存储字长/8(Byte)
1Byte=8bit

1、CPU的性能指标

CPU主频:CPU内数字脉冲信号振荡的频率

CPI :执行一条指令所需的时钟周期数
不同的指令CPI不同，相同的指令，CPI也可能不同
执行一条指令的耗时=CPI × CPU时钟周期

例题：

IPS :每秒执行多少条指令
IPS=主频/平均CPI
FLOPS :每秒执行多少次浮点运算
IPS , FLOPS前面可以加K, M ,G ,T为数量单位

• 数据通路带宽:数据总线一次所能并行传送信息的位数（各硬件部件通过数据总线传输数据）
• 吞吐量:系统在单位时间内处理请求的数量 吞吐量主要取决于主存的存取周期
• 响应时间:指从用户向计算机发送一个请求，到系统对该请求做出响应并获得它所需要的结果的等待时间
• 基准程序（“跑分软件”）是用来测量计算机处理速度的一种实用程序，以便于被测量的计算机性能可以与运行相同程序的其它计算机性能进行比较
  

重点：

二、数制与编码

1、进制转换

基数:每个数码位所用到的不同符号的个数，r进制的基数为r

• 二进制——>八进制
  3位一组，每组转换成对应的八进制符号
  
• 二进制——>十六进制
  4位一组，每组转换成对应的十六进制符号
  
• 八进制——>二进制
  每位八进制对应的3位二进制
  
• 十六进制——>二进制
  每位十六进制对应的4位二进制
  

2、真值和机器数

• 真值:符合人类习惯的数字
• 机器数:数字实际存到机器里的形式，正负号需要被“数字化”

3、BCD码

BCD : Binary-Coded Decimal，用二进制编码的十进制

1、8421码（有权码）

用4bit表示一个十进制数，既然是4bit，那么应该有16种二进制表示形式，但我们只取其中的0~9所对应的数来表示十进制数，所以会有6种冗余。

有权码理解：8421分别对应四位的权重，比如映射十进制为9时，8有一位，1有一位，其他没有，所以映射为1001，又如映射十进制为5时，4有一位，1有一位，其他没有，所以映射为0101。

例如：（手算）
此时是直接将十进制数相加得出13，然后拆分十位和个位，分别用8421码映射表所对应的二进制所表示即可。

例如：（机器算）
将十进制数所对应的的二进制数进行加法运算，得出1101不再映射表中，此时我们需要将数加6，即1101+0110，此时得出10011，然后将数补全为8位，即0001 0011。

2、余3码（无权码）

3、2421码（有权码）

有权码理解：2421分别对应四位的权重，比如映射十进制为9时，2有一位，4有一位，2有一位，1有一位，所以映射为1111，又如映射十进制为5时，2有一位，2有一位，1有一位其他没有，所以映射为1011。【这里可能有人回疑问，5也可以表示为一个4和一个1啊，此时我们需要记住一个知识点：对于2421码来说0_{4的第一位必须为0，5}9的第一位必须为1】

重点：

4、无符号整数的表示

• 全部二进制位都是数值位，没有符号位，第i位的位权是2^(i-1)
• n bit无符号整数表示范围0~(2^n-1)，超出则溢出，意味着该计算机无法一次处理这么多
• 可以表示的最小的数全0，可以表示的最大的数全1.

无符号整数的加法运算:

• 从最低位开始，按位相加，并往更高位进位

无符号整数的减法运算：

• “被减数”不变，“减数”全部位按位取反、末位+1，减法变加法
• 从最低位开始，按位相加，并往更高位进位
  在这里插入图片描述

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总结

以上就是计算机组成原理之计算机的性能指标和数制与编码的相关知识点，希望对你有所帮助。
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