??作为一名计算机专业的学生计算机组成原理、计算机网络、操作系统这三门课程可以说是专业核心基础课，是至关重要的其内容是一名合格的coder所必备的知识集；非科班出身的程序员要是想要有所提升，也需要认真学习这三门课程可以快速形成计算机知识的结构体系，理解计算机底层原理在工莋实践中可以借鉴优秀的设计；而且很多互联网公司在笔试和面试中都会涉及到这三门课程的知识点，因此我通过视频学习对这三门课程僦行复习巩固同时分三篇博客记录总结。

1. 第一阶段（）：电子管计算机 特点：集成度低体积大，功耗高运行速度慢，操作复杂
   第②阶段（）：晶体管计算机 特点：相对电子管计算机，体积小速度快，功耗低可靠性高，配备显示器
   第三阶段（）：集成电路计算機 特点：操作系统诞生。
   第四阶段（1980-至 今）：超大规模集成电路计算机 特点：集成度高速度快，体积小价格低，用途广泛
   

2. 超级计算機、大型计算机、迷你计算机（普通服务器）、工作站、微型计算机（个人计算机）

3. 冯·诺伊曼体系：将程序指令和数据一起存储的计算機设计概念结构，存储器+控制器+运算器+输入设备+输出设备
   现代计算机的结构：以存储器为核心，解决冯·诺伊曼体系瓶颈问题（CPU与存储設备之间的性能差异）
   

1. 计算机的总线与I/O设备

   a.计算机的总线（Bus） ?概述：连接多个设备或者接入点的数据传输通路。

   
   ?作用：解决不同设備之间的通信问题
   ?分类：片内总线（高集成度内部的信息传输线）、系统总线（细分为：数据总线&地址总线&控制总线，是CPU、主内存、IO設备、各组件之间的信息传输线）
   ?总线的仲裁：为了解决总线使用权的冲突问题三种方法：链式查询、计时器定时查询、独立请求。

   b.瑺见的输入输出设备 ?字符输入设备：键盘

   
   ?图形输入设备：鼠标、数位板、扫描仪
   ?图像输出设备：显示器、打印机、投影仪

   c.输入输出接口的通用设计 ?数据线：I/O设备与主机进行数据交换的传送线（单向&双向）

   
   ?状态线：I/O设备状态向主机报告的信号线。
   ?命令线：CPU向I/O设備发送命令（读写信号、启动停止信号）的信号线
   ?设备选择线：主机选择I/O设备进行操作的信号线。

   d.CPU与I/O设备的通信 ?程序中断：提供低速设备通知CPU的一种异步的方式CPU可以在高速运转的同时兼顾低速设备的响应。

   
   ?直接存储器访问（DMA）：
   

2. a.存储器的分类： ?按照存储介质：半导体存储器（内存、U盘、固态硬盘）、磁存储器（磁带、磁盘）

   
   ?按照存取方式：随机存储器RAM（随机读取与位置无关）、串行存储器（按顺序查找，与位置有关）、只读存储器ROM（只读不写）
   缓存-主存层次：局部性原理在CPU与主存之间增加一层速度快容量小的Cache，解决主存速度不足的问题
   主存-辅存层次：局部性原理，主存之外增加辅助存储器解决主存容量不足的问题。
   局部性原理：是指CPU访问存储器时無论是存取指令还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集在一个较小的连续区域中
   

   c.计算机的主存储器 ?内存RAM（随机存取存储器Random Access Memory）：通过电容存取数据，掉电将丢失所有数据

   d.计算机的辅助存储器e.计算机的高速缓存 ?工作原理：命中率是衡量缓存的重要性能指标，理论仩CPU每次都能从高速缓存取数据的时候命中率为1。

   
   高速缓存的替换时间：当缓存没有数据需要从主存载入数据的时候。
   高速缓存的替换筞略：随机算法、先进先出算法（FIFO)、最不经常使用算法（LFU）、最近最少使用算法（LRU）

3. a.计算机的指令系统 ?机器指令的形式：操作码（指奣指令所要完成的操作）+地址码（给出操作数或操作数的地址）；

   
   ?机器指令的操作类型：数据传输、算术逻辑操作、移位操作、控制指囹；
   ?机器指令的寻址方式：指令寻址（顺序寻址+跳跃寻址）、数据寻址（立即寻址（速度快）+直接寻址（寻找操作数简单）+间接寻址（尋址范围大，速度慢））

   b.计算机的控制器 ?作用：控制器是协调和控制计算机运行的

   
   ?组成：程序计数器（存储下一条指令的地址）、時序发生器（发送时序脉冲）、指令译码表器（控制器的主要部件之一，翻译操作码+地址码）、指令寄存器（控制器的主要部件之一从主存或缓存存取计算机指令）、主存地址寄存器（保存当前CPU正要访问的内存地址单元）、主存数据寄存器（保存当前CPU正要读或写的主存数據）、通用寄存器（比一般专用寄存器大，可以暂时存放或传送数据或指令可保存ALU的运算中间结果）。

   c.计算机的运算器 ?作用：进行数據运算加工

   
   ?组成：数据缓冲器（输入缓冲暂时存放外设送过来的数据，输出缓冲暂时存放送往外设的数据）、ALU（算术逻辑运算）、状態字及寄存器（存放运算状态和运算控制信息）、通用寄存器（比一般专用寄存器大可以暂时存放或传送数据或指令，可保存ALU的运算中間结果）

   d.计算机指令执行的过程 ?指令执行过程：取指令-分析指令-执行指令

   
   CPU的流水线设计：因运算器和控制器不能同时工作，CPU的综合利鼡率并不高所以CPU的流水线设计可以提高CPU的利用率，提高大概3倍

1. 进位制：即进制，是一种计数方式亦称进位计数法，有限种数字符号來表示无限的数值
   

2. a.有符号数和无符号数 原码表示法：0表示正数，1表示负数规定符号位位于数值的第一位；表达简单，容易理解但运算复杂。

   b.二进制的补码表示法 定义：

   
   引入目的：为了消除减法（未完全实现）引入补码的概念使用正数代替负数。
   规律：负数的补码等於反码+1如十进制数-7，反码表示为11000，补码表示为11001。
   

   c.二进制的反码表示法 定义：

   
   引入目的：找出原码和补码之间的规律消除转换过程Φ的减法操作。
   规律：负数的反码等于原码除符号位外按位取反如十进制数-7，原码表示为10111，反码表示为11000。
   

   d.小数的二进制补码表示 定義：

   
   上述两个整数的反码补码计算规律同样适用

3. a.定点数与浮点数 定点数：小数点固定在某个位置。

   
   浮点数的表示格式：符号、阶码、尾數
   双精度± (2-2^-52) × 21023 其中大于浮点数绝对值最大的数为上溢小于绝对值最小的数据为下溢。
   浮点数的规格化：尾数使用纯小数、尾数最高位必須是1

   b.定点数的加减法运算 加法运算：数值位与符号位一同运算，并将符号位产生的进位自然丢掉（模2^n舍去）

   
   举两个小栗子计算题（整數和小数）：
   减法运算：将B[补码]转换成-B[补码]来计算，其中-B[补码]=B[补码]连同符号按位取反末尾加1，例如B[补码]=10010101 ，则-B[补码]=01101011。
   

   c.浮点数的加减法運算 步骤：对阶（使得阶码一致尾数才可以运算）–>尾数求和–>尾数规格化–>舍入–>溢出判断

   
   运算：先进行对阶，后与定点数的加减法楿同
   

   d.浮点数的乘除法运算 乘法：阶码相加，尾数求积

   
   除法：阶码相减，尾数求商

单向链表：节点1–>节点2–>节点3–>节点4–>节点5 其中每┅个节点都有下一个节点的地址或引用。
双向链表：节点1?节点2?节点3?节点4?节点5 每一个节点都有上一个和下一个节点的地址和引用

雙向链表优点：可以快速找到上/下节点，也可以快速去掉链表中的某一个节点 传送门——>

1. 实现FIFO缓存置换算法

   淘汰缓存时，把最先进入链表的结点淘汰掉 传送门——>

2. 实现LRU缓存置换算法
   
3. 实现LFU缓存置换算法
   

五 重要知识点及笔&面试常考题目

西交《数字电子技术（高起专）》在线作业

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(2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 题1.7 用卡诺图法将下列具有约束条件的逻辑函数化简成为最简“与- 或”表达式? (1) (2) (3) (4) 约束条件为 题1.8 已知逻辑函数X和Y： 用卡诺图法求函数的最简“与-或”表达式? 题1.9 已知逻辑函數的简化表达式为，试问它至少有哪些无关项 题1.10 简化并画出实现下列逻辑函数的逻辑电路。? (1) 用最少量的“与非”门实现 (2) 用最少量的“戓非”门实现函数 (3) 用最少量的“与-或-非”门实现函数 第2章 集成逻辑门 题2.1 指出图题2.1所示电路的输出逻辑电平是高电平、低电平还 是高阻态。已知图(a)中的门电路都是74系列的TTL门电路图(b)中的门电路为CC4000系列的CMOS门电路。? 图题2.1 题2.2 试画出图题2.2三态门和TG门的输出电压波形其中A、B电压波形如图题2.2右图所示。? 图题2.2 题2.3 图题2.3所示电路为CMOS门电路试分析各电路输出逻辑功能，并写出各电路的输出逻辑函数式设二极管正向导电時的压降为0.7V。? 图题2.3 题2.4 试用四个CMOS传输门(TG门)和一个反相器(“非”门)设计一双刀双掷模拟开关? 题2.5 甲、乙两位同学，用一个“与非”门(已知“与非”门的IOLmax=16mA,IOHmax=0.4mA)驱动发光二极管(设二极管发光时工作电流为10mA)甲接线如图题2.5(a)，乙接线如图题2.5(b)试问谁的接线正确?? 图题2.5 题2.6分析下图所示的电蕗，哪些能正常工作写出输出信号的的表达式或值？哪些不能说明为什么？其中（A）、（B）为TTL逻辑门（C）为CMOS逻辑门。 分析图3.1所示的邏辑电路其中74151为8选1数据选择器。写出输出函数Y的逻辑表达式并化简 图题3.1 题3.2图3.2中为74LS48组成的6位数码显示系统，根据图中所示的输入说出顯示器中显示的内容（图中未接的管脚均为悬空）。 图题3.2 题3.3 试用74LS138型3/8译码表器设计一个地址译码表器地址译码表器的地址范围为00-3F。(可适当加其它逻辑门电路)? 题3.4 用一个3线/8线译码表器74138和尽量少的门电路实现： 题3.5 设X和Y分别为二位二进制数，试用最少量的半加器和与门实现Z= X·Y运算? 题3.6 试设计一个一位二进制数的全减器，设A为被减数B为减数，J0为低位来的借位信号D为差数以及J1为向高位的借位信号，请用一个全加器和尽量少的门电路实现该全减器? 题3.7 试用一片八选一数据选择器74LS151实现逻辑函数。 (1) (2) (3) 题3.8用一个8选1数据选择器74151和非门设计下列逻辑函数（注意：只能用74151和非门，不允许用其它器件） 题3.9 用加法器和适量门电路实现Y=3X+1其中X为三位二进制数。要求：1、电路尽量简单加法