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计算机组成原理知识点(word文档物超所值)

1.各种进制之间的转换2.冯诺依曼机器特点,基本思想P81)计算机由五大部件组成:运算器,存储器,控制器,输入设备,输出设备2)指令和数据以同等地位存于存储器,可按地址寻访3)指令和数据用二进制表示4)指令由操作码和地址码组成5)指令在存储器内顺序存放6)以运算器为中心3.总线分类P43总线是连接各个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质。

1)片内总线:芯片内部的总线(CPU内部,寄存器与寄存器之间,寄存器与逻辑单元)2)系统总线(CPU、主存I/O设备等各大部件间信息传输线)A.数据总线双向数据信息传输,与机器字长,存储字长有关B.地址总线单向由CPU输出C.控制总线双向发出各种控制信号3)通信总线A.串行数据在单条1位宽的传输线上,适用于远距离B.并行数据在多条1位宽的传输线上,适用于近距离4.总线带宽,宽度P46◆带宽:总线的数据传输速率,通常用每秒传输的字节数来衡量,单位MBps(即为:频率*字节数)◆宽度:数据总线的根数5.总线的判优控制方式P57◆主设备(模块) 对总线有控制权◆从设备(模块) 响应从主设备发来的总线命令◆总线判优控制A.集中式:将逻辑集中在一处(1.链式查询2.计数式定时查询3.独立请求方式)B.分布式:将逻辑分散在各个部件中6.总线通信控制P59◆四种方式A.同步通信:通信双方统一时标控制数据传送B.异步通信:采用应答方式,没有公共时钟标准C.半同步通信:同步异步结合D.分离式通信:各模块有权申请占用总线;采用同步方式通信,不等对方回答;各模块准备数据时,不占用总线;总线被占用时,无空闲;7.总线接口的功能使外部设备或用户电路与微型计算机成为一体,控制数据缓存状态设置,数据转换整理程序中断8.存取周期=存取时间+恢复时间9.存储器分类及其特点P69◆按存储介质分类1)半导体存储器2)磁表面存储器3)磁芯存储器4)光盘存储器◆按存取方式分类1)随机存储器2)只读存储器串行访问存储器◆按在计算机中的作用分类主存储器可与CPU直接交换信息,速度快、容量小、价位高辅助存储器是主存储器的后援存储器,不能与CPU直接交换,速度慢、容量大、价位低缓冲存储器用在两个不同的部件之中起到缓冲作用。

10.提高访存速度的措施P1031)单体多字系统2)多体并行系统,高低位交叉3)高性能存储芯片11.运算器功能◆运算器用来完成算术运算与逻辑运算,并将运算的中间结果存储在运算器内。

12.主存与CPU的连接主存中存储单元的地址分配:主存与CPU的联系13.存储器层次结构层次结构:1)缓存-主存层次:主要解决CPU与主存速度不匹配的问题2)主存-辅存层次:主要解决存储系统的容量问题14.CPU与存储器的连接,已知容量求地址线与数据线条数P92 ★15.已知存储器的容量和字长,求寻址范围P120 ★16.各种操作数的寻址方式特点※◆指令寻址1)顺序寻址:通过程序计数器PC加1自动形成下一条指令地址2)跳跃寻址:通过转移指令实现◆数据寻址1)立即寻址立即寻址的优点是指令在执行阶段不访问主存,指令执行时间短;缺点是A的位数限制了立即数的范围。

2)直接寻址直接寻址的优点是简单,指令在执行阶段仅访问一次主存,不需要专门计算操作的地址;缺点是A的位数决定了该指令操作数的寻址范围,操作数的地址不易修改。

3)隐含寻址隐含寻址的优点是有利于缩短指令字长;缺点是需增加硬件。

4)间接寻址间接寻址的优点是可以扩大寻址范围,便于编制程序缺点是指令在执行阶段要多次访问。

5)寄存器寻址寄存器寻址的优点是指令在执行阶段不访问主存,只访问寄存器,指令字段短且执行速度快,支持向量/矩阵运算;缺点是寄存器价格昂贵,计算机中寄存器个数有限。

6)寄存器间接寻址特点是与一般间接寻址相比速度更快,但指令的执行阶段需要访问主存。

7)相对寻址优点:操作数的地址不是固定的,它随着PC的值得变化而变化,并且与指令地址之间总是相差一个固定值,因此便于程序浮动,相对寻址广泛应用于转移指令。

8)基址寻址基址寻址的特点是可扩大寻址范围(基址寻址的位数大于形式地址A的位数);用户不必考虑自己的程序存于主存的哪一空间区域,故有利于多道程序设计,以及可用于编制浮动程序。

9)变址寻址变址寻址的优点是可扩大寻址范围。

在变址寻址中,变址寄存器的内容是由用户设定的,在程序执行过程中,其值可变,而指令字中的A是不可变的。

10)堆栈寻址寄存器堆栈又称为硬堆栈。

寄存器堆栈的成本比较高,不适合做大容量的堆栈;而从主存中划出一段区域来做堆栈是最合算且最常用的方法,这种堆栈称为软堆栈为了提高访存速度,为了提高主机与I/O交换信息的速度,为了提高运算速度,可以采用高速芯片和快速进位链以及改进算法。

17.相对寻址(P318页例题)★18.Cache(高速缓冲缓存器)P109 ※在CPU中速度匹配求对应的块19.存储芯片字扩展与位扩展的目的◆位扩展指的是用多个存储器器件对字长进行扩充.位扩展的连接方式是将多片存储器的地址,片选己,读写控制端R/W可相应并联,数据端分别引出。

◆字扩展指的是增加存储器中字的数量,静态存储器进行字扩展时,将各芯片的地址线,数据线,读写控制线相应并联,而由片选信号来区分各芯片的地址范围.20.随机存取存储器◆静态RAM (SRAM)静态RAM是用触发器工作原理存储信息,因此即使信息读出后,仍保持原状态,不需要再生。

但电源掉电时原存信息丢失,属于易失性半导体存储器。

◆动态RAM(DRAM)动态RAM基本单元电路由三管式和单管式两种,他们的共同特点都是靠电容存储电荷的原理来寄存信息。

若电容上存有足够多的电荷表示存“1”,电荷上无电荷表示存“0”。

电容上的电荷一般只能维持1-2ms,因此即使电源不掉电,信息也会自动消失。

为此,必须在2ms内对其所有存储单元恢复一次原状态,这个过程称为再生或刷新。

21.刷新,RAM与ROM P86 ※动态RAM的三种刷新方式:1)集中刷新2)分散刷新3)异步刷新RAM为用户程序区,存取存储器;ROM为系统程序区,只读存储器。

22.I/O的功能1)选址2)传送命令3)传送数据4)反映I/O设备工作状态23.主存与Cache之间的三种地址映射方式:全相联,组相联,直接映射P11724.指令周期取出并执行一条指令所需的全部时间取指周期数据流:间址周期数据流:执行周期数据流(不同执行操作对应不同数据流)中断周期数据流:25.为什么要使用指令流水,使用指令流水的优点P344※26.影响流水线性能因素※1)结构相关是当多条指令进入流水线后,硬件资源满足不了指令重叠执行的要求时产生的。

2)数据相关是指令在流水线中重叠执行时,当后继指令需要用到前面指令的执行结果时发生的。

3)控制相关是当流水线遇到分支指令和其他改变PC值的指令时引起的。

27.向量地址,中断向量◆向量地址由中断向量地址形成部件产生,分散在各个接口电路中。

◆中断服务程序入口地址的寻找1)硬件向量法:利用硬件产生向量地址,再由向量地址找到中断服务程序入口地址。

2)软件查询法:用软件寻找中断服务程序入口地址的方法。

(不涉及硬设备,时间较长)28.CPU组成结构及功能P337●控制器1)取指令2)分析指令3)执行指令4)指令控制,操作控制,时间控制,处理中断,数据加工,控制程序的输入和运算结果的输出。

5)对总线的管理6)处理机器运行过程中出现的异常情况和特殊请求。

●运算器:实现算术运算和逻辑运算●寄存器●中断系统29.某指令的微操作加法指令:ADD XT0 Ad(IR)→MAR,1→RT1 M(MAR)→MDRT2 (AC)+(MDR)→AC存数指令:STA XT0 Ad(IR) →MAR, 1→WT1 AC →MDRT2 MDR→M(MAR)取数指令:LDA XT0 Ad(IR) →MAR, 1→RT1 M(MAR) →MDRT2MDR→AC30.补码一位乘法★31.补码加减交替32.计算机字长,指令格式◆计算机的字长等于存储单元个数乘以存储字长◆指令的格式有:操作码和地址码33.控制单元微程序设计思想P4031951年英国剑桥大学教授Wilkes提出:一条机器指令编写成一个微程序,每个微程序包含若干个微指令,一条微指令对应一个或几个微操作命令,然后将这些微程序存到一个控制存储器中,用寻找用户程序机器指令的方法寻找每个微程序中的微指令。

34.机器指令与微指令P301机器语言是由一条条能够准确表达某种语义的语句构成,人们习惯把每一条机器语言的语句称为机器指令。

35.扩展操作码P301扩展码随地址数的减少而增加。

36.输入输出设备与主机交换信息的五种控制方式1)程序查询;2)程序中断;3)直接存储器存储方式;4)I/O通道线;5)I/O处理机方式37.单重多重中断◆单重中断:不允许中断现行的中断服务程序◆多重中断:允许级别更高的中断源中断现行的中断服务程序38.中断隐指令保护程序断点;关中断;寻找中断的入口地址39.中断判优多个中断源提出请求时,任意时刻只能响应一个,所以需要中断判优。

1)硬件排队:分散在各个中断源的接口电路中链式排队器2)软件排队:40.中断请求的设置EINT(允许中断触发器)置“1”,INTR(中断请求触发器,即中断请求标记)=1多个INTR组成中断请求标记寄存器41.中断服务程序的流程P3641)保护现场中断隐指令完成程序断点的保护,中断服务程序完成对于保存在CPU内部各寄存器内容的现场。

2)中断服务(主体部分)对于不同的中断源提供不同的中断操作。

3)恢复现场(结尾部分)在退出中断服务前,将原程序中断时的“现场”恢复到原来的寄存器中。

4)中断返回中断服务程序的最后一条指令通常是中断返回指令,使其返回到原程序的断点处,以便继续执行原程序。

42.中断屏蔽字的设置以及CPU处理中断轨迹P371 ★。

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