1、 1 / 9计算机组成原理总结-内部复习文件第一章 计算机系统概论1.1 计算机的分类电子计算机分两大类：电子模拟计算机、电子数字计算机2.4 计算机的性能指标：（基本运算 p5）处理机字长：处理机运算器一次能够完成二进制运算的位数，如 32 位、64 位存储器容量：存储器中所有存储单元的总数目，通常用KB,MB,GB,TB 来表示计算机五个组成部分：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备（其中 cpu 由运算器和控制器组成）冯.诺依曼型计算机的设计思想：存储程序并按地址顺序执行计算机软件一般分为两大类：系统程序应用程序硬件可以由软件来实现，软件也可以由硬件来实现，故软件与硬件的逻辑等价性
2、。第二章 运算方法和运算器2 / 91.计算机中常用的数据表示格式有两种：一是定点格式，二是浮点格式。2.阶码位数多，表示数的范围大；尾数位数多，说明该数的精确度越高。3.数的机器码表示：原码、反码、补码、移码表示法4.浮点加、减法运算步骤：（0 操作数检查） 、 （比较阶码大小并完成对阶） 、 （尾数求和运算） 、 （结果规格化处理） 、 （舍入处理）第三章 多层次的存储器3.1.1 存储器的分类：1.按存取方式分：随机存储器和顺序存储器2.按存储内容可变分：只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）3.6 cache 基本原理：cache 解决的问题：为了解决 cpu 与主存之间速度不匹配
3、问题；cache 基于的原理：程序运行过程中具有（空间局部性）和（时间局部性）原理。cache 实现是由（硬件）方式实现3 / 9cache 地址没有增加，容量也没有增加。cache 命中率：（重点 p91 大题计算）3.6.2 主存与 cache 的地址映射全相联映射方式：主存中的任意一块可以放在 cache 中的任意一行上 优点：非常灵活 缺点：比较电路难以设计和实现 适用：适合于小容量 cache 采用直接映射方式：主存块只能拷贝到 cache 的一个特定位置上 优点：硬件简单，成本低 缺点：每个主存块只有一个固定的行位置可存放。 适用：适合需要大容量 cache 的场合。组相联映射方式
4、：综合前面两者的优缺点。3.6.3 替换策略最不经常使用（LFU）算法近期最少使用（LRU）算法随机替换3.6.4 cache 的写操作策略写回法全写法写一次法3.7 虚拟存储器1.虚拟存储器：解决内存容量的不够问题。4 / 92.虚存是在主存和辅存之外附加一些硬件和软件实现。3.虚拟存储器的替换算法：FIFO 算法、LRU 算法、LFU 算法第四章 指令系统1.一条指令结构可用如下形式表示：操作码 OP 表示：表示该指令应进行什么性质的操作。地址码表示：操作数的地址2.二地址指令格式中，从操作数的物理位置来说，可总结为三种类型：存储器-存储器（SS）寄存器-寄存器（RR）寄存器-存储器（RS
5、）3.一个指令系统中，指令字长度不一样。4.指令的寻址方式：顺序寻址方式、跳跃寻址方式5.立即寻址与寄存器寻址相比，立即寻址速度快。6.常用的三种偏移寻址是：相对寻址、基址寻址、变址寻址第五章 中央处理器5.1.1 cpu 的功能：操作码字段 OP 地址码字段 A5 / 9指令控制操作控制时间控制数据控制2. cpu 的组成：由运算器和控制器组成。 （现今 cpu 由运算器、控制器和 cache 三部分组成。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 中的主要寄存器：指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。程序
6、计数器（PC）：下条指令的执行地址且自加 1.数据缓冲寄存器（DR）：用来暂时存放 ALU 的运算结果。数据地址寄存器（AR）：保存当前 cpu 所访问的数据 cache存储器中单元的地址通用寄存器（R0-R3）状态字寄存器（PSW）5.任何一条指令取址微指令一样，不同的在执行阶段。6. cpu 从（主存）中取出一条指令并执行该指令的时间叫（指令周期） ，它通常包含若干个（cpu 周期） ，而后者又包含若干个（时钟周期） 。6 / 97.指令一旦结束，就进入公操作。 （取指令可认为是公操作）5.4 微程序控制器1.微程序设计技术是利用软件方法来设计硬件的一门技术。2.微程序控制基本原理：仿照通
7、常结题程序的方法，把操作信号编制成所谓的“微指令” ，存放到一个只读存储器里。当机器运行时，一条又一条的读出这些指令，从而产生全机所需要的各种操作控制信号，使相应的部件执行所规定的操作。3.一个微指令由若干个微命令组成，其中微指令包括微命令和下地址。4.微程序控制器组成原理：控制存储器：用来存放实现全部指令系统的微程序，它是一种只读型存储器。微指令寄存器：用来存放由控制存储器读出的一条微指令信息。地址转移逻辑：5.微指令格式：水平型微指令、垂直型微指令5.6 流水 cpu1.计算机并行处理技术主要的三种形式：时间并行（流水线7 / 9技术）空间并行（设置重复的硬件资源）时间并行 + 空间并行（
8、现在计算机使用的）2.流水线中的主要问题：资源相关：指多条指令进入流水线后在同一机器时钟周期内争用同一个功能部件所发生的冲突。数据相关：在一个程序中，必须等前一条指令执行完毕后，才能执行后一条指令，那么这两条指令就是数据相关。控制相关：冲突是由转移指令引起的。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.总线按其功能可分为：地址总线、控制总线、数据总线。3.计算机系统中，传输信息采用三种方式：串行传送（每次只传送一位） 、并行传送（一次传送若干位）和分时传送。4.仲裁方式分：集中式仲裁和分布式仲裁5.集中式仲裁：链式查询方式（菊花链式对电路故障最敏感）计数器定时查询
9、方式8 / 9独立请求方式（响应最快）6.总线的定时：同步定时、异步定时7.总线的一次信息传送过程，大致可以分为如下五个阶段， （请求总线） ， （总线仲裁） ， （寻址 （目的地址） ） ， （信息传送） ， （状态返回 （或错误报告） ） 。第七章 外存与 I/O 设备重点 p216 及 p217第八章 输入输出系统1.信息交换方式：程序查询方式、程序中断方式、直接内存访问（DMA）方式、通道方式2.程序查询方式与程序中断方式相比，程序中断方式 cpu 利用率高。3.中断的条件：当进入公操作的时候才可以进行中断。4.中断源确定中断服务子程序入口，由中断向量指明。5.微程序的入口地址由地址码确定。6.DMA 数据块传送过程三个阶段：传送前预处理、正式传送、传送后处理。9 / 9
