计算机组成原理考点总结

计算机组成原理摘要-内部审查文件第一章计算机系统简介1.1计算机分类电子计算机分为电子模拟计算机、电子数字计算机两类2.4计算机的性能指标： (基本计算P5)处理器字符长度：处理器计算计数器一次可以完成二进制运算的位数，例如32位、64位存储容量：阵列中所有存储单元的总数，通常以KB、MB、GB、TB表示计算机的五个组件：内存、计算设备、控制器、输入设备、输出设备(CPU由计算设备和控制器组成)基于冯诺依曼的计算机的设计理念：保存程序，按地址顺序运行计算机软件一般分为两类：系统程序应用硬件可以由软件实现，软件也可以由硬件实现，因此具有软件和硬件的逻辑等效性。第二章运算方法和运算符1.计算机常用的数据表示形式有两种。一种是定点格式，另一种是浮点格式。表示阶码位数多，数字范围大。尾数越多，表示该数字的精度越高。3.显示数字的标识码：显示原代码、反代码、补码、行程代码4.浮点加、减运算步骤： (检查零运算元)、(比较阶大小和完成阶)、(计算端点总数)、(处理结果标准化)、(舍入处理)第三章多级内存3.1.1存储分类：1.按访问：随机和顺序内存2.随存储内容而变化：只读内存(ROM)和随机内存(RAM)3.6高速缓存基础知识：缓存问题：解决CPU和主存储之间的速度不匹配问题；基于缓存的原理：程序执行时(空间局部性)和(时间局部性)原理。缓存的实现是通过(硬件)方式实现的缓存地址没有增加，容量没有增加。缓存命中率： (计算主要P91问题)3.6.2主存储和缓存地址映射完整的相关性映射：主内存的任何部分都可以放在缓存的任何一行的优点：非常灵活的缺点：比较电路设计和实施困难：适合使用小容量缓存直接映射方法：基本块只能复制到缓存中的特定位置的优点：硬件简单，成本低缺点：每个基本块只能有一个固定行位置。适用：适用于需要大型高速缓存的情况。组关联映射方法：综合前面两个优缺点。3.6.3替代战略 (LFU)算法最不常用最近最小使用(LRU)算法随机替换3.6.4缓存写入策略怎么写？全部写？一次写3.7虚拟存储1.虚拟存储：解决内存容量不足的问题。2.虚拟内存是除主存储和辅助存储之外的部分硬件和软件实现。3.虚拟内存的替代算法：FIFO算法、LRU算法、LFU算法第四章命令系统操作码字段op地址代码字段a1.命令结构可以表示为：OPcode op指示命令必须具有哪些特性。显示地址代码：操作数的地址2.2地址指令可以从操作数的物理位置概括为3种类型。内存到内存(SS)寄存器到寄存器(RR)寄存器到内存(RS)命令系统中的命令长度不同。4.指令寻址方法：顺序寻址方法，跳转寻址方法5.与即时寻址寄存器寻址相比，立即寻址速度更快。三种常用偏移寻址是相对寻址、缺省寻址和地址更改第五章中央处理器5.1.1 CPU的功能：命令控制操作控制时间控制数据控制Cpu配置：包括运算符和控制器。(今天的CPU由三部分组成：计算单元、控制器和高速缓存。3.运算器由算术逻辑单元(ALU)、通用寄存器、数据缓冲寄存器DR和状态条件寄存器PSW组成。4.cpu的主寄存器：命令寄存器(IR):用于存储当前正在执行的命令。程序计数器(PC):以下命令执行地址和自身附加1 .数据缓冲寄存器(DR):用于临时存储ALU的计算结果。数据地址寄存器(AR):存储当前CPU访问的数据缓存内存中单元格的地址通用寄存器(R0 - R3)状态单词寄存器(PSW)5.所有命令在运行时略有不同。6.CPU从主内存(master memory)中弹出和执行命令的时间(命令周期)，通常包括多个(CPU周期)和多个(时钟周期)。指示完成后，进入公开工作。命令允许您将其视为公共操作5.4微程序控制器1.微编程技术是利用软件方法设计硬件的技术。2.微程序控制基本原理：模仿一般的故障诊断程序，将操作信号变成所谓的“微指令”，保存在一个只读存储器中。机器运转时，依次读取那些指令，产生整个机器所需的各种操作控制信号，使该零件执行规定的动作。3.一个微指令由多个微指令组成，包括微指令和子地址。微程序控制器配置原理：控制内存：用于存储实现所有指令系统的微程序，是一种只读内存。微指令寄存器：用于存储由控制内存读取的微指令信息。地址迁移逻辑：5.微指令格式：水平微指令、垂直微指令5.6流CPU1.计算机并行处理技术的三种主要形式：时间并行(管道技术)空间并行(设置重复硬件资源)时间并行空间并行(当前计算机使用)管道的主要问题：资源相关：是指多个指令进入管线后，在同一机器时钟周期内竞争相同功能部件的冲突。与数据相关：在一个程序内等待前面的指示执行完毕后，必须执行后面的指示。那么这两个命令是数据相关的。与控制相关：冲突是由传输命令引起的。第六章总线系统1.总线特性：物理特性、时间特性、功能特性、电气特性。2.总线可以根据其功能分为地址总线、控制总线、数据总线等。3.在计算机系统中，传输信息可以通过三种方式使用：串行传输(一次仅传输一个位)、并行传输(一次传输多个位)和分时传输。仲裁方法分：集中仲裁和分散仲裁5.集中仲裁：链查找方法(菊花链对电路故障最敏感)计数器计时查找方法独立请求方法(最快的响应)总线计时：同步计时，异步计时7.总线上的信息传递过程主要分为五个阶段(总线请求)、(总线仲裁)、(寻址(目标地址)、(信息传递)、(状态返回(或错误报告)。第七章外部存款和I/O设备主要p216和p217第八章输入输出系统1.信息交换方法：程序查找方法、程序中断方法、直接内存访问(DMA)方法和通道方法2.程