计算机组成原理小抄-总结.doc

科学研究和工程技术计算是计算机最早的领域。信息处理是计算机应用的最广泛的领域。计算机系统分为硬件和软件两大部分。硬件是实体部件，是看得见摸得着的。软件是管理计算机所编制的所有程序及文档的总和。冯诺依曼思想：a 计算机工作采用存储程序和程序控制方式（核心）。B计算机内部采用二进制c计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成。冯诺依曼计算机工作方式的基本特点是按地址访问并顺序执行指令。5运算器是计算机的运算、处理部件。核心是累加寄存器。存储器是用来存储程序和数据。分为内存储器和外存储器，cpu直接访问内存间接访问外存。控制器是计算机中发号施令的部件、控制所有其他部件有条不紊的工作。输入（键盘和鼠标）输出(打印机)设备是获得外部信息与处理结果提供给外部世界。外存储器同时兼有输入输出功能。计算机分四代：电子管计算机，晶体管计算机，集成电路计算机，大规模集成电路计算机。高级语言与机器语言转换工具是编译系统或解释系统。cpu与存储器一起构成了计算机的主机。计算机软件分为系统软件（如操作系统）和应用软件（如辅助设计CAD 、数据处理软件）。定点数：定点表示法规定机器中所有数的小数点位置固定不变。定点整数：所有机器数的小数点位置在最低位之后，符号位任在最高位，其余的数值的有效部分。定点整数是纯整数，浮点数：小数点位置可以任意移动通过移动小数点的位置，任意一个二进制都可以表示成阶码和尾码两部分。N=2E（2的E次方）*SE是阶码，是纯整数，S是尾数，是纯小数。并且尾数要表示成规格化形式，即尾数的绝对值=0.5判断溢出的方法：单符号位检测方法（双高法），变形补码检测方法。浮点运算:完成浮点加法和减法运算，需要进行对阶求和（差）规格化和舍人等步骤。定点运算的构成：ALU阵列乘除器寄存器组多路开关三态缓冲器数据总线存储器：计算机系统中的存储器件，用来存储程序和数据存储介质：构成存储器的物理介质（存储元），它是能存储二进制的0和1两种代码的介质，存储器最小的存储单位为基本存储元（存储元）存1位二进制，即0或1，若干戈基本存储元（8个）=一个存储单元（1个字节），许多存储单元组成一个存储器。存储器分类：（对其要求：容量大，速度快，成本低，一个存储器中同时兼顾三方面很困难）存储介质划分：半导体存储器，磁表面存储器，光材料存储器存储器读写功能划分：可读写存储器，只读存储器存储方式划分：随机存取存储器，顺序存取存储器在计算机系统中作用：内存（RAM:随机存取存储器 ROM：只读存储器），外存存储器系统：Chche（高速缓冲存储器主要强调快速存取，以便使存取速度和CPU的运算速度向匹配）内存(cpu直接访问内存) 外存(硬盘，软盘，光盘，优盘,速度慢，容量大，每位价格低)存储器的层次结构主要体现：Chche内存和内存外存这两个层次上基本存储元：存储一位二进制信息0或1，使组成存储器的基础和核心SRAM存储器：存储体 地址译码器 读写控制电路组成存储体：基本存储元的集合地址译码器：作用是选中某一个基本存储元（是一个输入输出系统），然后再读写控制电路的配合下进行读或写操作读写控制电路：作用是完成已被选中的基本存储元的读写操作DRAM存储器为什么要刷新：应需要定时充电，补充泄露的电荷（动态比静态慢，因要刷新）SRAMM和dram比较：dram的存储器的基本存储单元是电容，需要定时充电刷新，要有专门的刷新电路，它的存取速度比较慢,集成度高，容量大，功耗小，每位的价格低;sram的存储器的基本存储元是触发器，不用刷新，集成度低，容量小，功耗大，每位价格高，一般dram用作内存，sram用作cache内存的性能指标：主要是存储容量（存储单元的总数） 存取时间（访问时间）程序局部性原理：程序和数据在内存中的存放具有局部性，想对于整个内存的空间来说，程序和数据连续的放在一起是以小簇，程序内部的运行也有局部性，程序时顺序运行的，相邻的指令时近期就要被CPU访问的指令.Cache: cache存储体，还有cache控制器，可以和内存控制器结合 Cpu与cache间数据交换以字尾单位，cache与内存间数据交换以块尾单位指令就是指示计算机执行操作的命令，机器语言程序就是这些指令的组合。指令格式就是指令用二进制代码表示的结构格式，一般可分为操作码和操作数两部分操作码：每一条指令都有一个操作码，操作码表示该指令应进行什么性质的操作。指令是一串二进制代码，不同的指令其操作码部分的位数和具体的编码都不同。操作数：操作实数即操作的对象。根据操作数的个数，有无操作数指令、单操作数指令、双操作数指令、多操作数指令。双操作数指令的分类：1） 存储器存储器型指令2）寄存器寄存器型指令3）寄存器存储器型指令4）多操数指令 指令字长度：一条指令是一串二进制代码，称为指令字。一个指令字中包含的二进制代码的位数称为指令字长度。指令助记符：计算机只能识别、执行二进制的机器语言。因此，汇编语言必须转换成相应的二进制指令。RISC技术：精简指令系统计算机简称RISC，即其指令系统是简单的，与其对应的是复杂指令系统计算机，简称为CISC。CISC存在的问题（1）指令系统庞大（2）大部分指令使用率很低4.2指令的寻址方式：顺序寻址方式。跳跃寻址方式：当执行到程序中的转移指令时，指令的寻址就采取跳跃寻址方式。操作数的寻址方式1）指令中的操作数部分就是操作数本身，该操作数称为立即数2）操作数在CPU中的通用寄存器或累加器中。3）操作数在内存单元中堆栈寻址方式堆栈是一种数据结构，有“先进后出”的特点。通常把内存的一部分用作堆栈，即存储器堆栈，数据的进栈出栈操作只能在栈顶进行。中央处理器CPU（Central Processing Unit）是计算机系统的核心，主要包括运算器和控制器两个部件。它有四方面的功能：1指令控制2.操作控制3.时间控制4.数据加工传统的CPU由运算器和控制器组成现代的cpu由运算器.控制器.cache组成cpu有六种寄存器1.数据缓冲寄存器 它用来暂时存放从内存读出的一条指令 包括（1.）作为cpu与内存.输入/输出设备之间信息传送的中转站 。(2. ）.补偿cpu与内存.输入/输出设备之间在操作速度上的差别。2.指令寄存器3.程序寄存器4.地址缓冲寄存器5.累加寄存器5.状态条间寄存器指令周期：CPU从主存中取出一条指令到执行完这条指令所需的时间。指令周期常常用CPU周期数来表示。微程序控制的基本思想微程序设计技术是利用软件方法来设计硬件的一门技术。 是仿照通常解题程序的方法，把操作控制信号编成所谓的微指令，存放到一个只读存储器（即控制存储器），当机器运行时，一条接着一条地读出这些微指令，从而产生机器所需要的各种操作控制信号，使相应部件执行所规定的操作。微命令 控制部件通过控制线向执行部件发出的各种控制命令。微操作 执行部件接受微命令后所进行的操作在一个cpu周期中，一组实现一定操作功能是我微命令的组合，构成一条微指令。它由操作控制和顺序控制组成。微程序控制器由控制存储器、微指令寄存器和微指令地址形成部件三部分组成。对控制存储器的要求是速度快。读出周期要短。微指令寄存器用来存放从控制存储器中读出的一天微指令。地址转移逻辑承担修改为地址的任务。早期的计算机采用的是串行处理。计算机的并行处理技术主要有三种形式：时间并行；空间并行；时间并行+空间并行。 流水线中的相关问题：资源相关冲突；数据相关冲突；控制相关冲突总线：是构成计算机的互联机构，是多个系统功能部件之间进行数据传递的公共通路。总线的特征：(1)机械特征：指总线的机械连接方式(2)电气特征：每一根线上信号的传送方向及有效电平范围(3)功能特征：描述总线中每一根线的功能(4)时间特征：定义了每一根线在什么时间内有效行传送64为数据，总线时钟频率升为133MHZ，总线带宽是多少总线的分类：内部总线、系统总线（数据总线、地址总线、控制总线）、通信总线硬盘容量=(512字节/扇区）*（扇区/磁道）*（磁道数/盘面）*盘面数中央处理器和内存构成主机，除主机外的硬件设备都称为外部设备。外部设备按功能可分为：输入设备，输出设备，外存设备，其他设备。输入是计算机工作的起点，输入设备将外部信息通过一定转换后送入计算机。常用的文字输入设备：键盘，手写板，语音输入设备等。坐标定位设备：鼠标，轨迹球，操纵杆，触摸屏。 图像输出设备：扫描仪，数码相机，数码摄像机，数码摄像头。输出设备将储存在计算机内部的信息以各种形式反馈给用户，主要包括：显示器，打印机。显示器包括：CRT显示器，液晶显示器（即LCD），等离子显示器，显示卡。LCD可视角度：LCD的特有指标，指在屏幕的一侧仍可清晰看见屏幕影像的最大角度，可视角度越大越好，一般左右对称。打印机包括：针式打印机，喷墨打印机，激光打印机。硬盘：工作原理：通过磁层的磁化来储存信息。主要组成：磁头，盘片，控制电路。信息存储在盘片上，由磁头负责读/写。磁道：在盘片的盘面上划分的一组同心的圆圈。扇区：磁道上被划分成的区域。磁盘容量=（512字节/扇区）（扇区数/磁道）（磁道数/盘面）盘面数软驱的组成：盘片