0、计算机系统

计算机系统硬件组成

由CPU、存储器、输入设备、输出设备组成

CPU由运算器和控制器组成

数据表示

1. 原码、反码、补码

原码：符号+数据绝对值，0有两种00000000和10000000，表示范围是-127到+127

反码：正数与原码一致，负数则保留符号位，其它取反，0有00000000和111111111，表示范围是-127到+127

补码：正数与原码一致，负数则保留符号位，其它取反再+1，0只有00000000，对于原码10000000，认为是-128，取反后+1为10000000

2.浮点数

阶符+阶码+数符+尾数：2^E*F,其中E即阶码，带符号表示小数点位置和移动方向，F位尾数，带符号，表示数值和正负

具体参考：http://www.cnblogs.com/xkfz007/archive/2012/02/27/2370357.html （有错漏但是讲的不错）

符号位+指数+尾数

float：1+8+23

double：1+11+52

指数采用移码格式

3.奇偶校验

（1）奇偶校验

奇校验：让1成为奇数

偶校验：让1成为偶数

方法：可以是一个字节的最后一位作为奇偶校验位，也可以是每第9个字节作为前面8字节的奇偶校验字节。

功能：只能校验到奇数位错误，比如出现2位或4位错误等，就校验不出来了，而且不知道是哪一位出错。

（2）海明码

相比奇偶校验，海明码可以指出是哪一位出现了错误。

方法：假设数据位n，校验位k，总共的就是n+k，2^k-1种是错的，可以用校验位表示第几位是错的，

2^k-1 >= n+k

校验位的位置：2^（i-1）

 

（3）循环冗余校验

使用引进校验位，采用模二除的方式。对于多项式，有常用的一些，需要双方进行约定即可

不能确定是哪一位出错了，因此也无法有自我纠错能力

5. 计算机体系机构

1. 冯诺依曼体系：程序和数据公用一个存储空间，有相同的数据宽度，公用一条总线。

                              取指、译指、执指，公用一条总线，只能流水执行，不能并行

2. 哈佛体系：程序和数据分开存储空间，分为数据总线和地址总线/程序总线

6. 计算机指令集

1. 复杂指令集CISC
2. 精简指令集RISC
3. RISC的指令比较少，指令都是32位或者16位的，因此一次总线操作就可以完成了
4. 而CISC可以是很复杂的指令，不止是32位

7.分布式处理器

8. 存储系统

三层结构

高速缓存Cache，直连CPU，速度最快

主存储器MM（内存）

辅助存储器（外存）

（1）Cache

高速缓存是内存的局部副本，CPU先判断访问的信息是否在Cache中，若命中则直接寻址访问，未命中则按照替换规则决定主存的一块信息放到Cache中

（2）虚拟存储器

将程序先全部存在外存，运行时只装入内存一部分，并将预计马上运行的部分装入Cache，CPU访问不到时通过中断技术，将外存的对应程序调入内存。

9. 磁盘阵列技术

（1）磁盘存储器

外存的一种，硬盘可以有多个盘片，每个盘片都配有一个独立的磁头，所有记录面上相同序号的磁道构成一个圆柱面，其编号与磁道编号相同。文件存储时一般放在同一圆柱面方便数据读取

磁道：将盘片划成许多同心圆，称为磁道

扇区：将磁道沿圆周等分成若干段，每段称为扇区，每个扇区可存放一个固定长度的数据块

（2）磁盘阵列技术

磁盘阵列是由多台磁盘存储器组成一个阵列存储系统，一般称为RAID，常见的RAID有如下：

RAID0：不具备容错能力

RAID1：采用镜像容错改善可靠性的一种磁盘阵列

RAID2：采用海明码做错误检测的一种磁盘阵列

RAID3：减少检验盘提高有效容量，只有一个检验盘

RAID4：可独立地对组内各磁盘进行读写的磁盘阵列，只有一个检验盘

RAID5：不设置检验盘，即数据和检验信息都在一个磁盘上，从而解决多台磁盘争用检验盘的问题

RAID6：采用两级数据冗余和新数据编码，可以解决数据恢复问题，使在两个磁盘出现故障时仍能正常工作。在进行写操作时，RAID6分别进行两个独立的校验运算形成两个独立的冗余数据，写入两个不同的磁盘。

10.加密算法

可参考文章：http://blog.csdn.net/allwtg/article/details/4969543

（1）对称密钥

双方协定一致的密钥，对报文进行加解密，有DES、3des算法等

（2）非对称密钥

公开密钥和私人密钥

私钥加密、公钥解密：A对外发送消息，希望他的好友能看，其它不能看，他把自己的公钥告知了大家，然后用私钥加密消息，拿到消息的只有使用他的公钥才能看懂。

                                       一方面能指定阅读者，另一方面别人也可以信任发消息的时A而不是他人。即具备发送方的验证功能。

      这种情况叫做基于公钥的认证，也叫A对消息进行签名

公钥加密、私钥解密：A对外发送消息，希望只有B能接收到，A使用B的公钥进行加密，B使用B的私钥进行解密，这样就只有B能够看到消息。即具备接收方的验证功能。

这种情况叫做基于公钥的加密，A使用

（3）具体的应用结合数字签名、证书等，参考下面的文章，讲的很清楚了。

   http://wenku.baidu.com/link?url=N4-ogKHQA4ahRqR4n_gJKhjPPjc7ZJw2oNn260GYiCz0gdYob_sbKlF-OJ9cgSXxLIFKeC8kvbVxnto5Pl9e0V371_WLP9Mx1334QlgUUOe