计算机系统基础复习提纲主要涵盖了计算机的多个核心领域，包括信息表示与处理、存储系统、程序的机器级表示、汇编语言、内存管理和处理器体系结构。以下是对这些知识点的详细阐述：
1. **信息的表示和处理**：
- 字长：计算机中数据的基本单位，决定了计算机一次能处理的最大数值或字符数量。
- 字节序：字节在内存中的存储顺序，分为大端字节序和小端字节序。
- 位运算和逻辑运算：位运算包括按位与、或、异或和非，逻辑运算则涉及逻辑与、逻辑或和逻辑非。
- 无符号数和有符号数：无符号数只能表示正数，而有符号数可以表示正负数，采用补码表示法。
2. **整数的表示**：
- 补码：用于表示有符号整数，包括符号位和数值位，正数的补码就是其原码，负数的补码是其反码加1。
- 整数的运算：包括加法、减法、乘法和除法，需要考虑溢出问题。
- 移位运算：左移相当于乘以2的幂次，右移分为逻辑右移和算术右移。
3. **浮点数**：
- 规格化数：浮点数的一种形式，尾数不为0且最高位为1。
- 浮点数编码：遵循IEEE 754标准，分为正负非规格化数、正负规格化数、零、无穷和NaN。
- 溢出与下溢出：当浮点数超出其表示范围时发生，可能导致精度丢失或结果错误。
4. **汇编语言**：
- x86-64架构：64位版本的x86指令集，支持更大寻址空间。
- 数据访问指令：如MOV用于数据传输，LEA用于地址计算。
- 条件码和比较指令：CMP用于比较，TEST用于位测试，SETX指令根据条件码设置标志位。
- 控制流指令：包括跳转指令JX和条件数据传输指令CMOVX，后者可以避免不必要的条件分支。
5. **内存管理**：
- 栈：自动分配和释放内存，使用LIFO（后进先出）原则，通过PUSH和POP指令进行操作。
- 过程调用：CALL用于调用函数，RET用于返回，参数传递和返回值存储在特定寄存器或栈中。
- 栈帧：每个过程调用的内存区域，包括局部变量、参数和返回地址。
- 内存对齐：为了优化访问效率，数据在内存中的位置会按照特定规则对齐。
6. **处理器体系结构**：
- CISC（复杂指令集）和RISC（精简指令集）：CISC包含大量复杂指令，RISC则简化指令集，提高执行效率。
- 流水线：将指令执行分解为多个阶段，提高CPU利用率，但面临数据依赖和控制依赖等问题。
- 存储器层次结构：从高速缓存到主存再到磁盘，形成金字塔结构，利用局部性原理优化性能。
7. **存储技术**：
- ROM、SRAM和DRAM：ROM是只读存储器，SRAM速度快但成本高，DRAM速度慢但容量大。
- 磁盘访问：包括寻道时间、旋转时间和传输时间，使用DMA（直接内存访问）提高效率。
- SSD（固态硬盘）：基于闪存技术，提供更快的读写速度和更低的延迟。
8. **高速缓存**：
- 直接映射、组相联和全相联：三种高速缓存组织方式，直接影响冲突未命中的可能性和替换策略。
- 块替换算法：LRU（最近最少使用）、LFU（最不经常使用）和随机算法。
- 缓存友好代码：通过调整循环顺序和数据结构来优化空间和时间局部性，减少未命中率。
以上内容构成了计算机系统基础的重要复习点，涵盖了计算机硬件和软件交互的基础知识，对于理解和优化程序性能至关重要。
