Summary Computer Architecture (INFONW)

‌



Computerarchitecture‌ ‌
‌
Digital‌‌Arithmetics‌ 1‌ ‌

CPU‌ 3‌ ‌
Processor‌ 3‌ ‌
Control‌‌Unit‌ 3‌ ‌
Processing‌‌Unit‌ 4‌ ‌
Instruction‌‌Flow‌ 5‌ ‌
Memory‌ 7‌ ‌
Segmentation‌ 10‌ ‌
Paging‌ 10‌ ‌
Memory‌‌Access‌‌Performance‌ 11‌ ‌
Cache‌ 12‌ ‌

Operating‌‌Systems‌ 13‌ ‌
File‌‌Management‌ 14‌ ‌
File‌‌Corruption‌ 15‌ ‌
Memory‌‌Management‌ 16‌ ‌
Process‌‌Management‌ 17‌ ‌
Process‌‌Creation‌ 17‌ ‌
Multi-program‌‌Execution‌ 18‌ ‌
Process‌‌Scheduling‌ 20‌ ‌
Process‌‌States‌ 21‌ ‌
Inter-process‌‌Communication‌ 21‌ ‌
Device‌‌Management‌ 22‌ ‌
‌
‌




‌

,Digital‌‌Arithmetics‌ ‌
Components‌‌of‌‌the‌‌number:‌‌-50‌ ‌
- Sign:‌‌negative‌‌or‌‌positive‌ ‌
- Digit:‌‌single‌‌‘unit’‌‌of‌‌a‌‌number‌‌(‘-’,‌‌‘5’,‌‌‘0’)‌ ‌
- Symbol:‌‌expression‌‌of‌‌a‌‌digit‌‌(i.e.‌‌the‌‌number‌‌5)‌ ‌
- Symbol‌‌size:‌‌how‌‌many‌‌expressions‌‌a‌‌digit‌‌can‌‌have‌‌(base-10)‌ ‌
‌
Self-information‌‌ ‌How‌‌much‌‌information‌‌each‌‌symbol‌‌carries‌ ‌
Entropy‌‌ ‌How‌‌distinct‌‌each‌‌symbol‌‌is‌ ‌
‌
Base-2‌‌has‌‌high‌‌entropy‌‌(0.5),‌‌but‌‌low‌‌self-information,‌‌base-10‌‌has‌‌low‌‌entropy‌‌(0.1),‌‌yet‌‌high‌‌
self-information.‌‌The‌‌higher‌‌the‌‌entropy,‌‌the‌‌more‌‌costly‌‌to‌‌transmit‌‌the‌‌number‌‌(more‌‌bits)‌ ‌
‌
Binary‌‌→‌‌Decimal‌ ‌ Decimal‌‌→‌‌Binary‌ ‌

1101‌2‌‌ ‌=‌‌1‌‌x‌‌20‌
‌ ‌ ‌+‌‌0‌‌x‌‌21‌
‌ ‌ ‌+‌‌1‌‌x‌‌22‌
‌ ‌ ‌+‌‌1‌‌x‌‌23‌
‌ ‌ ‌=‌‌13‌10‌ ‌ 4‌‌/‌‌2‌‌=‌‌2‌ R‌ ‌‌0‌ ‌
2‌‌/‌‌2‌‌=‌‌1‌ ‌R‌‌0‌ ‌
‌ 1‌‌/‌‌2‌‌=‌‌0‌ ‌R‌‌1‌‌(MSB)‌ ‌→‌ ‌410‌
‌ ‌ ‌=‌‌100‌2‌ ‌

Decimal‌‌→‌‌Hexadecimal‌ ‌ ‌

177‌‌/‌‌16‌‌=‌‌11‌‌R‌‌1‌ ‌→‌‌1‌ ‌ Hexadecimal‌‌→‌‌Decimal‌ ‌
11‌‌/‌‌16‌‌=‌‌0‌ ‌R‌‌11‌‌→‌‌B‌ ‌
→‌‌177‌10‌‌ ‌=‌‌B1‌16‌ ‌ F5‌16‌‌ ‌=‌‌5‌‌x‌‌16‌0‌‌ ‌+‌‌15‌‌x‌‌16‌1‌‌ ‌=‌‌245‌10‌ ‌

‌ ‌

Binary‌‌→‌‌Hexadecimal‌ ‌ Hexadecimal‌‌→‌‌Binary‌ ‌

1011‌‌0110‌2‌‌ ‌→‌‌1011‌‌|‌‌0110‌‌=‌‌B‌‌|‌‌6‌‌→‌‌B6‌16‌ ‌ D7‌16‌‌ ‌→‌ ‌D‌‌|‌‌7‌‌=‌‌1101‌‌|‌‌0111‌‌→‌‌1101‌‌0111‌2‌ ‌
‌
Representation‌‌of‌‌integers:‌ ‌
Signed‌‌(sign‌‌for‌‌-‌‌or‌‌+)‌ ‌ One’s‌‌complement‌‌(bit-flip)‌ ‌ Two’s‌‌complement‌‌(bit-flip+1)‌ ‌
+ Easy‌‌computation‌ ‌ + Easy‌‌computation‌ ‌ + Arithmetics‌‌correct‌‌
+ Easy‌‌conversion‌‌to‌‌ + Easy‌‌conversion‌‌to‌‌ (like‌‌unsigned)‌ ‌
wider‌‌byte‌‌formats‌ ‌ wider‌‌byte‌‌formats‌ ‌ + Easy‌‌conversion‌‌to‌‌
- Shrinks‌‌range‌ ‌ + Very‌‌fast‌‌computation‌ ‌ wider‌‌byte‌‌formats‌ ‌
- Arithmetics‌‌incorrect‌ ‌ - Arithmetics‌‌incorrect‌ ‌ + Unambiguous‌‌(single‌‌
- Double‌‌0,‌‌+0‌‌and‌‌-0‌ ‌ - Not‌‌handle‌‌overflows‌ ‌ symbol‌‌for‌‌0)‌ ‌
- More‌‌complex‌‌calc‌‌of‌‌
actual‌‌number‌ ‌
Logical‌‌operations:‌ ‌
- NOT:‌‌inverse‌‌of‌‌a‌‌bit‌‌(1‌‌→‌‌0,‌‌0‌‌→‌‌1)‌ ‌
- AND:‌‌is‌‌1‌‌if‌‌both‌‌are‌‌1‌ ‌
- NAND:‌‌is‌‌0‌‌if‌‌both‌‌are‌‌1‌ ‌
- OR:‌‌is‌‌1‌‌if‌‌one‌‌or‌‌both‌‌are‌‌1‌ ‌


1‌ ‌

, - NOR:‌‌is‌‌0‌‌if‌‌one‌‌or‌‌both‌‌are‌‌1‌ ‌
- XOR:‌‌is‌‌1‌‌if‌‌only‌‌one‌‌is‌‌1‌ ‌
‌
Floating‌‌point‌‌fractional‌‌makes‌‌the‌‌placement‌‌of‌‌the‌‌period‌‌variable.‌‌Converting‌‌-93.328125‌‌to‌‌
IEEE‌‌754‌‌would‌‌look‌‌like‌‌this:‌ ‌
1. Sign‌‌=‌‌1‌ ‌
2. Convert‌‌to‌‌binary‌‌→‌‌X‌‌=‌‌0101‌‌1101‌‌.‌‌0101‌‌0100‌ ‌
3. Shift‌‌X‌‌so‌‌that‌‌the‌‌MSB‌‌equals‌‌1‌‌→‌‌X‌‌=‌‌1.01‌‌1101‌‌0101‌‌0100‌ ‌
4. Determine‌‌the‌‌exponent:‌‌how‌‌many‌‌positions‌‌did‌‌you‌‌move‌‌the‌‌period?‌ ‌
a. E‌‌=‌‌6‌‌(positions‌‌to‌‌the‌‌left)‌ ‌
b. Add‌‌127.‌‌E=‌‌127+6‌‌=‌‌133‌ ‌
c. Convert‌‌this‌‌to‌‌binary‌‌→‌‌133‌‌=‌‌10000101‌ ‌
5. 32-bit‌‌floating‌‌point‌‌number‌‌=‌‌sign‌‌|‌‌8-bit‌‌exponent‌‌|‌‌23-bit‌‌mantissa‌‌→‌ ‌
1‌‌|‌‌100‌‌0010‌‌1‌‌|‌‌011‌‌1010‌‌1010‌‌1000‌‌0000‌‌0000‌ ‌

‌




2‌ ‌