计算机组成原理知识点自整理2.0
计算机组成原理基础知识梳理
计算机组成原理基础知识梳理计算机组成原理是计算机科学与技术领域中的一个重要课程，涉及了计算机的硬件和软件方面的基础知识。
本篇文章将从计算机的五大基本组成部分入手，对计算机组成原理的基础知识进行梳理。
一、中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的大脑，负责执行所有计算机指令和控制计算机操作的过程。
它由运算器、控制器和寄存器等部件组成。
运算器负责进行数据运算和逻辑操作，控制器负责解析和执行指令，寄存器用于存储数据和指令。
1. 运算器：运算器主要包括算术逻辑单元（ALU）和累加寄存器（AC）。
ALU负责进行算术和逻辑操作，比如加法、减法、与、或等。
AC是一个特殊的寄存器，用于存放操作数和运算结果。
2. 控制器：控制器负责解析指令、产生控制信号和协调各个部件的工作。
它通过时钟信号来同步各个部件的操作，确保指令的顺序执行。
3. 寄存器：寄存器是一种高速存储器件，用于存储数据和指令。
它们与CPU更为接近，可以快速访问。
常见的寄存器包括程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、数据寄存器（DR）等。
二、存储器存储器是计算机用于存储数据和指令的设备，分为主存储器和辅助存储器两种。
1. 主存储器：主存储器是计算机中数据和程序的主要存放地点，也是CPU能直接访问的存储器。
常见的主存储器包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种。
- RAM：RAM是一种易失性存储器，即断电后数据会丢失。
它具有读写功能，用于临时存储数据和程序。
RAM可以按字节寻址，可以被CPU任意读写。
- ROM：ROM是一种只读存储器，其中存放的是永久性数据和程序，不会因为断电而丢失。
ROM的内容只能被读取，不能被修改。
2. 辅助存储器：辅助存储器是一种用于扩展计算机存储容量的设备，如硬盘、光盘和闪存等。
辅助存储器的容量大、速度慢，主要用于长期存储数据和程序。
三、输入输出设备输入输出设备用于实现计算机与外部环境之间的数据交互。
1. 输入设备：输入设备用于将外部信息输入计算机，如键盘、鼠标、扫描仪等。
《计算机组成原理》重点归纳
指令条数
MIPS×106
MFLOPS：表示每秒百万次浮点操作次数，用下式计算：
MFLOPS＝
程序ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的浮点操作次数
程序执行时间×106
MIPS是单位时间内的执行指令数，所以MIPS值越高说明机器速度越快。
MFLOPS是基于操作而非指令的，只能用来衡量机器浮点操作的性能，而不能体现机器的整体性能。
《计算机组成原理》重点归纳
张齐整理
第一章
一、
超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机、单片机
二、计算机的性能指标
吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量，单位是字节/秒（B/S）。
响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量
利用率：表示在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所占的比率，一般用百分比表示。
用1k*4的片子2114组成2k*8的存储器需4个芯片
地址线——（211=2048）需11根（片内10根，210=1024，片选1根）
数据线——8根控制线——IO/ M和WR
六、只读存储器
七、
1.存储器的模块化组织
一个由若干个模块组成的主存储器是线性编址的。这些地址在各模块中有两种安排方式：顺序方式、交叉方式
为提高访问效率：命中率h越接近1越好，r值以5—10为宜，不宜太大。命中率h与程序的行为、cache的容量、组织方式、块的大小有关
例：CPU执行一段程序时，cache完成存取的次数为1900次，主存完成存取的次数为100次，已知cache存取周期为50ns，主存存取周期为250ns，求cache/主存系统的效率和平均访问时间。
CPU对cache写未命中时：为包含欲写字的主存块在cache分配一行，将此块整个拷贝到cache后在cache中对其进行修改；拷贝主存块时虽已读访问到主存，但此时并不对主存块修改，统一地将主存写修改操作留待换出时进行
计算机组成原理知识点总结
计算机组成原理知识点总结第一章一、数字计算机的五大部件（硬件）及各自主要功能（P6）计算机硬件组成：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。
1、存储器（主存）主要功能：保存原始数据和解题步骤。
包括：内存储器（CPU 直接访问），外存储器。
2、运算器主要功能：进行算术、逻辑运算。
3、控制器主要功能：从内存中取出解题步骤（程序）分析，执行操作。
包括：计算程序和指令（指令由操作码和地址码组成）。
4、输入设备主要功能：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式。
5、输出设备主要功能：把计算机处理的结果变换为人或其他机器所能接收和识别的信息形式。
注：1、冯诺依曼结构：存储程序并按地址顺序执行。
2、中央处理器（CPU）：运算器和处理器的结合。
3、指令流：取指周期中从内存读出的信息流，流向控制器。
数据流：在执行器周期中从内存读出的信息流，由内存流向运算器。
二、数字计算机的软件及各自主要功能（P11）1、系统软件：包括服务性程序、语言程序、操作程序、数据库管理系统。
2、应用程序：用户利用计算机来解决某些问题而设计。
三、计算机的性能指标。
1、吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量，用bps度量。
2、响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量。
3、利用率：在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所在的比率，用百分比表示。
4、处理机字长：常称机器字长，指处理机运算中一次能够完成二进制运算的位数，如32位机、64位机。
5、总线宽度：一般指CPU从运算器与存储器之间进行互连的内部总线一次操作可传输的二进制位数。
6、存储器容量：存储器中所有存储单元（通常是字节）的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。
7、存储器带宽：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用B/s（字节/秒）表示。
8、主频/时钟周期：CPU的工作节拍受主时钟控制，按照规定在某个时间段做什么（从什么时候开始、多长时间完成），主时钟不断产生固定频率的时钟信号。
计算机组成原理知识点
计算机组成原理知识点1. 冯·诺依曼体系结构：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。
2. 运算器：计算机的核心部分，负责执行各种算术运算和逻辑运算。
3. 控制器：负责控制指令的执行次序和操作，包括指令的获取、解码和执行。
4. 存储器：用于存储计算机程序和数据，包括主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、固态硬盘等）。
5. 输入设备：用于将外部数据或指令输入到计算机，包括键盘、鼠标、扫描仪等。
6. 输出设备：用于将计算机处理后的结果输出到外部，包括显示屏、打印机、音响等。
7. 指令集：计算机能够执行的全部指令的集合。
8. 指令的执行过程：指令的获取、解码、操作和存储四个步骤。
9. 计算机的时钟：用于统一各个部件的工作节奏。
10. 运算器的设计：包括算术逻辑单元（ALU）和寄存器的设计。
11. 控制器的设计：包括指令寄存器、程序计数器和指令译码器的设计。
12. 存储器的分类：根据访问方式可以分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
13. 存储器的层级结构：由高速缓存、主存储器和辅助存储器组成，速度逐级递减，容量逐级递增。
14. 输入输出控制方式：包括程序控制方式、中断方式和直接存储器访问方式。
15. 总线的作用：用于数据和控制信息在计算机各个部件之间传输。
16. 总线的分类：根据传输数据的方式可以分为数据总线、地址总线和控制总线。
17. 中央处理器（CPU）的功能：包括指令的获取、解析、运算和存储。
18. 中央处理器的核心部分：由运算器和控制器组成。
19. 中央处理器的指令周期：包括取指周期、执行周期和存储周期。
20. 中央处理器的性能指标：包括时钟频率、主频和执行速度。
21. 程序和指令：程序是指一系列有序的指令集合，指令是计算机能够识别和执行的最小指令单元。
22. 计算机的存储方式：包括字节顺序、地址分配和寻址方式。
23. 输入输出设备的原理：包括数据传输、数据缓冲和数据控制。
计算机组成原理知识点汇总
计算机组成原理知识点汇总x《计算机组成原理知识点汇总》一、算术逻辑单元1、算术逻辑单元（ALU）的功能算术逻辑单元（ALU）是一个对存储在寄存器中的数据进行算术和逻辑操作的硬件单元，它执行CPU中算术逻辑操作的所有活动。
主要有：加减乘除运算以及位操作（AND，OR，NOT）等。
2、算术逻辑单元的组成算术逻辑单元（ALU）由控制单元（CU）、累加器（Accumulator）、比较器（comparator）、移位器（Shift）、全加器（Full-Adder）、多位加法器（Multiple Adders）、多位乘法器（Multiple Multipliers）、掩码器（Mask）、屏蔽器（Shifter）等组成。
3、算术逻辑单元的运算过程（1）算术运算：它包括加减乘除运算，算术运算主要是把操作数从输入总线传到累加器中，进行算术运算以后，将结果存放在累加器中，然后传输到输出总线上。
（2）位操作：它包括AND，OR，NOT，异或等，位操作是把操作数从输入总线传到屏蔽器中，通过屏蔽器进行位操作，将结果存放在累加器中，同样传输到输出总线上。
（3）比较：算术逻辑单元还可以进行比较运算，以及移位，比较运算是把两个操作数从输入总线传到比较器中，比较两个操作数的大小，将结果存放在标志位中，寄存器中存放比较结果。
二、指令周期1、指令周期的概念指令周期是指中央处理器（CPU）执行指令所需要完成的时间，也就是说，指令从被CPU读取到完成执行的时间段称为指令周期。
它也可以简单的理解为一条指令完成执行的时间。
2、指令周期的分类指令周期可以分为主周期和子周期两种，主周期是指一条指令完成执行所需的最少时间，而子周期是指每一步执行完成的时间。
3、指令周期的作用指令周期是指系统的处理速度，它是用来评价计算机的运行速度的重要指标。
在进行计算机系统设计时，可以根据指令周期调整处理器的结构，以提高计算机的处理速度。
计算机组成原理复习要点
1、总线、时钟周期、机器周期、机器字长、存储字长、存储容量、立即寻址、直接寻址、MDR、MAR等基本概念。
总线：是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。
指令周期：完成一条指令的时间，由若干机器周期组成。
机器周期：完成摸个独立操作，由若干时钟周期组成。
时钟周期：最基本时间单位，由主频决定。
机器字长：是指CPU一次并行处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
存储字：一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位存储字长：一个存储单元所存储的二进制代码的位数。
指令字长：一条指令的二进制代码位数。
存储容量：存储器中可以存二进制代码的总量。
立即寻址：把一个数送到指定地址MOV A, #30H 把数据30H数据送累加器直接寻址：把一个地址内的数据送到指定地址MOV A ,30H 把30H内的数据送累加器直接寻址：指令中指出暂存操作数的寄存器。
寄存器的内容就是操作数。
立即寻址：是把一个“常数”送到指定位置。
直接寻址：是把一个“变量”送到指定位置。
MDR: 存储器数据缓冲寄存器，在主存中用来存放从某单元读出或者要写入某个存储单元的数据。
MAR：存储器的地址寄存器，在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。
2、机器指令的执行过程，CPU工作周期的划分。
机器指令：每一条机器语言的语句称为机器指令。
完成一条指令的功能可以分成：取指令，分析指令，执行指令。
CPU工作周期划分为取指间址执行中断。
指令执行流程①从存储器取指令，送入指令寄存器，并进行操作码译码。
程序计数器加1，为取下一条指令作准备。
②计算数据地址，将计算得到的有效地址送地址寄存器AR。
③到存储器取数。
④进行运算，结果送目的寄存器在CPU执行程序的过程中，将指令周期划分成几个时间段，每个阶段称为一个机器周期，也称为CPU周期或工作周期。
一条机器指令对应一个微程序，这个微程序是由若干条微指令序列组成的。
简言之，一条机器指令所完成的操作划分成若干条微指令来完成，由微指令进行解释和执行。
计算机组成原理知识点
1.冯•诺依曼机特点：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成。
指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问。
指令和数据均用二进制表示。
指令由操作码、地址码两大部分组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。
指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序执行，在特定条件下，可以根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。
机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。
计算机系统：硬件和软件(系统，应用)。
2.存储容量：存储器中可存二进制代码的总量通常主、辅存容量分开描述）。
主存存储容量：存储单元的个数*存储字长。
MAR（存储单元的个数）：存储器地址寄存器，在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。
MDR(位数与存储字长相等)：存储器数据缓冲寄存器，在主存中用来存放从某单元读出、或要写入某存储单元的数据。
3.计算机区分指令和数据：通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段取出的为指令，在执行指令阶段取出的即为数据。
通过地址来源区分，由PC 提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的是操作数。
4.计算机系统的层次结构：计算机硬件，系统软件和应用软件构成计算机系统的三个层次。
硬件系统是最没层的，它是整个系统的基础和核心。
系统软件在硬件之外，为用户提供了一个基本操作界面。
应用软件在最外层，为用户提供解决具体问题的应用系统界面。
通常将硬件系统之外的称为虚拟机，各层次间关系密切，不可分割，上层是下层的扩展，下层是上层的基础，各层次的划分不是绝对的。
5.总线：连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。
分类 :连接部件不同{片内总线，系统总线【传输信息不同（数据总线DB双向传输；地址AB 单，控制CB单)】通信总线【传输方式（串行通信，并行通信)】。
总线通信控制：同步通信；异步通信(应答方式：不互锁，半，全)；半同步通信；分离式通信。
知识点 - 计算机组成原理
知识点 - 计算机组成原理计算机组成原理重要知识点第一章绪论一、冯．诺依曼思想体系――计算机（硬件）由运算器、控制器、存储器、输入输出设备五部分组成，存储程序，按地址访问、顺序执行二、总线的概念。
按传送信息的不同如何划分；按逻辑结构如何划分三、冯．诺依曼结构（普林斯顿结构）与哈弗结构的存储器设计思想四、计算机系统的概念，软件与硬件的关系、计算机系统的层次结构（实际机器与虚拟机器）五、计算机的主要性能指标的含义（机器字长，数据通路宽度，主存容量，运算速度）六、 CPU和主机两个术语的含义，完整的计算机系统的概念，硬件、软件的功能划分七、总线概念和总线分时共享的特点、三态门与总线电路第二章数据的机器层次表示一、真值和机器数的概念数的真值变成机器码时有四种表示方法：原码表示法，反码表示法，补码表示法，移码表示码。
其中移码主要用于表示浮点数的阶码E，以利于比较两个指数的大小和对阶操作二、一个定点数由符号位和数值域两部分组成。
按小数点位置不同，定点数有纯小数和纯整数两种表示方法。
几种定点机器数的数值表示范围。
三、浮点数浮点数的标准表示法：符号位S、阶码E、尾数M三个域组成。
其中阶码E通常用移码表示（其值等于指数的真值e加上一个固定偏移值）。
规格化浮点数（原码，补码表示的规格化浮点数的区别）五、处理字符信息（符号数据即非数值信息），七、常见的BCD码：8421码、2421码、余3码、格雷码（有权码，无权码，特点）八、检错纠错码：奇偶校验（掌握奇偶校验原理及校验位的形成及检测方法）,海明码的纠错原理（理解）第三章指令系统一、指令格式:指令的基本格式,指令的地址码结构（3、2、1、0地址指令的区别），非规整型指令的操作码（扩展操作码）二、编址方式（位，字节，字…）三、操作数寻址方式――立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、相对寻址、基址寻址、变址寻址、页面寻址四、指令寻址方式――顺序对寻址方式、跳跃寻址方式五、指令类型及功能六、不同的计算机的I/O指令差别很大，通常有两种方式：独立编址方式 ,统一编址方式第四章数值的机器运算一、为运算器构造的简单性，运算方法中算术运算通常采用补码加减法，原码乘除法或补码乘除法。
(完整版)计算机组成原理知识点总结(唐朔飞版)
1、硬件：输入输出设备，控制器，存储器，运算器。
2、计算机技术指标：机器字长、存储容量、运算速度。
3、多总线结构的原理：双总线结构特点是将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来，形成主存总线和I/O总线分开的结构。
三总线1由主存总线用于CPU与主存之间的传输，I/O总线供CPU与各类I/O 设备之间传递信息，DMA总线用于高速IO设备与主存之间直接交换信息，任意时刻只能用一种总线，主存总线与DMA总线不能同时对主存进行存取。
三总线2CPU与Cache之间构成局部总线，而且还直接连到系统总线上，cache可通过系统总线与主存传输信息，还有一条扩展总线可以连接IO设备。
四总线由局部总线，系统总线，告诉总线，扩展总线构成。
4、总线判优分为集中式和分布式两种，集中式分为链式查询、计数器定时查询、独立请求方式（排队器）5、总线通信控制的四种方式：同步通信，异步通信，半同步通信，分离式通信。
6、波特率是每秒传输的位数，比特率是每秒传输的有效数据位数（bps）7、存储器技术指标：存储速度，存储容量和位价。
8、存储器分为主存，闪存，辅存和缓存。
9、分层原因：1缓存-主存层解决CPU与主存速度不匹配问题；2主存-辅存层解决系统存储容量的问题。
10、主存的技术指标：存储容量，存储速度（存取时间和存取周期表示）。
11、存储器带宽的计算方法：如存取周期为500ns，每个存取周期可访问16位，则带宽为32M位/秒。
带宽是衡量数据传输率的重要技术指标。
12、动态RAM的刷新方式：集中刷新（是在规定的一个刷新周期内，对全部存储单元集中一段时间逐行进行刷新，此刻必须停止读写操作‘死时间’）分散刷新（指对每行存储单元的刷新分散到每个存取周期内完成。
不存在死时间，整个系统速度降低）异步刷新（前两种方式的结合，即可缩短死时间，又充分利用最大刷新间隔为2ms的特点）。
13、动态RAM集成度远高于静态RAM；动态RAM行列地址按先后顺序输送，减少了芯片引脚，封装尺寸也减少；动态RAM功耗比静态RAM小；动态RAM的价格比静态RAM便宜；由于使用动态元件，因此速度比静态RAM低；动态RAM需要再生，需配置再生电路，也需要消耗一部分功率。
计算机组成原理知识点总结
计算机组成原理知识点总结计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，涉及到计算机硬件的各个方面。
下面是对计算机组成原理的一些常见知识点的总结：1. 计算机的基本组成：计算机由中央处理器（CPU）、存储系统（主存储器和辅助存储器）、输入设备和输出设备组成。
2. 中央处理器（CPU）：CPU是计算机的核心部件，负责执行指令和控制计算机的运算。
它包括运算器和控制器两个主要部件。
3. 存储系统：存储系统用于存储和访问计算机的数据和程序，分为主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、固态硬盘等）两种。
主存储器是CPU直接访问的内存空间，辅助存储器则用于长期存储数据。
4. 输入设备和输出设备：输入设备将外部数据和指令输入到计算机中，输出设备将计算机处理后的结果输出给用户。
常见的输入设备有键盘、鼠标等，输出设备有显示器、打印机等。
5. 数据表示与运算：计算机使用二进制系统来表示和处理数据。
常见的数值表示方法有原码、反码和补码。
计算机可以对数据进行加、减、乘、除等基本运算。
6. 指令与程序：计算机通过指令集来执行各种操作。
指令包括操作码和操作数，操作码表示要执行的操作，操作数表示操作的对象。
程序是一系列指令的集合，通过指令的顺序执行来实现特定功能。
7. 控制器：控制器负责解析和执行指令，控制计算机的各个部件的动作，保证指令的正确执行顺序。
控制器包括指令寄存器、程序计数器和时序控制等模块。
8. 总线：计算机中各个部件之间通过总线进行数据和控制信号的传输。
主要包括数据总线、地址总线和控制总线三种。
9. 中断和异常：中断是指计算机在执行中断指令或外部事件发生时，强制暂停当前程序的执行，转而执行中断处理程序。
异常是指计算机执行指令时遇到的错误或特殊情况，需要进行异常处理。
10. 存储器层次结构：计算机的存储器层次结构包括寄存器、高速缓存、主存储器和辅助存储器等多个层次。
不同层次的存储器根据访问速度和容量等特点，提供不同级别的数据存储和访问。
计算机组成原理知识点总结
计算机组成原理知识点总结1.计算机系统结构：计算机系统由硬件和软件两个部分组成。
硬件包括中央处理器（CPU）、内存、存储、输入输出设备等；软件包括系统软件和应用软件。
计算机的基本组成包括控制器、运算器、存储器和输入输出设备。
2.布尔代数和逻辑运算：布尔代数是一种逻辑运算的数学体系，计算机的工作原理是基于逻辑运算的。
布尔代数的基本运算有与、或、非、与非等。
逻辑电路是基于这些布尔运算的组合与设计电路，并且逻辑门是构成逻辑电路的基本元件，包括与门、或门和非门等。
3. 数据表示和编码方式：计算机内部使用二进制表示和存储数据。
十进制数可以转换为二进制数，通过位于和非显示十进制数。
计算机采用不同的编码方式来表示字符和数据，例如ASCII码、Unicode等。
4.计算机中的算术运算：计算机进行算术运算包括加法、减法、乘法和除法等。
算术运算是通过逻辑运算和位操作实现的，例如加法器、乘法器和除法器。
5.存储器层次结构：存储器是计算机中用于存储和访问数据的设备。
存储器层次结构包括寄存器、高速缓存、主存储器和辅助存储器等。
存储器的访问速度和容量呈反比，存储器层次结构的设计目标是在速度和容量之间找到一个平衡点。
6.输入输出设备：计算机通过输入输出设备与外部世界交互，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
输入输出设备通过中断机制和设备控制器实现与CPU的数据交换。
7.中央处理器：中央处理器是计算机的核心，执行指令并控制计算机的运行和运算。
中央处理器由控制器和运算器组成，控制器负责解释和执行指令，运算器负责算术和逻辑运算。
8.指令的执行过程：计算机按照程序顺序依次执行指令，指令的执行过程包括取指令、解码、执行和访存。
指令集架构是计算机硬件和软件交互的接口。
9.总线和IO结构：总线是计算机内部各个部件之间传输数据和信号的通道，包括地址总线、数据总线和控制总线。
IO结构包括存储器映射IO和端口映射IO两种方式。
10.中断和异常处理：计算机中断是指暂停当前程序的执行，转而执行其他程序或处理异常情况。
计算机组成原理知识点整理
第一章概述1、什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：P3计算机系统——计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体。
计算机硬件——计算机的物理实体。
计算机软件——计算机运行所需的程序及相关资料。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要5、冯·诺依曼计算机的特点是什么？解：冯氏计算机的特点是：P9·由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；·指令和数据以同一形式（二进制形式）存于存储器中；·指令由操作码、地址码两大部分组成；·指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；·以运算器为中心（原始冯氏机）。
7、解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。
解：P10 主机——是计算机硬件的主体部分，由CPU+MM（主存或内存）组成；CPU——中央处理器（机），是计算机硬件的核心部件，由运算器+控制器组成；主存——计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取；存储单元——可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位；存储元件——存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取；存储字——一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位；存储字长——一个存储单元所存二进制代码的位数；存储容量——存储器中可存二进制代码的总量；机器字长——CPU能同时处理的数据位数；指令字长——一条指令的二进制代码位数；8、解释下列英文缩写的中文含义：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解：CPU——Central Processing Unit，中央处理机（器），见7题；PC——Program Counter，程序计数器，存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址的计数器；IR——Instruction Register，指令寄存器，存放当前正在执行的指令的寄存器；CU——Control Unit，控制单元（部件），控制器中产生微操作命令序列的部件，为控制器的核心部件；ALU——Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，运算器中完成算术逻辑运算的逻辑部件；ACC——Accumulator，累加器，运算器中运算前存放操作数、运算后存放运算结果的寄存器；MQR——Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。
计算机组成原理知识点自整理2.0
第1章计算机系统概论1.1计算机软硬件的概念硬件：计算机的实体部分，由各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成。
软件：由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。
通常寄寓于各类媒体中，存放在计算机的主存或辅存内。
计算机运行所需程序及相关资料。
特点：硬件的速度快，软件的成本低。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，同等重要。
1.2计算机系统的层次结构有几层，每层是什么计算机硬件、系统软件和应用软件构成三层次结构。
三层层次结构：多层层次结构：1.3计算机的基本组成（ALU、CU、NM、I/O、BUS）冯·诺依曼计算机的特点：程序存储、二进制运算1）计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。
2）指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。
3）指令和数据均用二进制数表示。
4）指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。
5）指令在存储器内按顺序存放。
通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。
6）机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。
计算机硬件框图及图中各部件的功能：运算器：完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。
存储器：存放数据和程序，使计算机能自动运行程序指令，脱离人工操纵。
控制器：控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。
输入设备：将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式（01代码），如键鼠。
输出设备：将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式，如打印机输出，显示器输出。
（输入输出设备实质：信息转换）1.4计算机硬件的主要技术指标（名词解释）机器字长：CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
机器指代CPU，机器字长用运算器字长表示，也代表运算器字长。
单位：位（bit）、字节（byte）运算器（ALU）决定机器字长，从而决定ALU中数据相关，由整齐相关原则统一长度。
计算机组成原理知识点
第一课时1、指令分为操作码和地址码，操作码指明了操作类型，地址码指明了对哪两个数进展操作。
2、CPU的时钟频率也即是CPU的主频。
3计算机系统构造：概念性构造和功能特性。
是指硬件子系统的概念性构造和功能特性。
由指令系统所规定的所有属性，所以也称指令集体系构造。
主要研究计算机系统软件和硬件的功能分配，以及如何最正确地实现分配给硬件的功能。
例如：指令系统中是否包括乘法指令？4、计算机组织：也称计算机组成：计算机主要部件的类型、数量、组成方式、控制方式和信息流动方式以及相互连接而构成的而系统。
主要研究数据和指令的组织，数据的存取、传送和加工处理。
数据流和指令流的控制方式根本运算的算法例如：如何实现乘法指令？5计算机实现：计算机功能的物理实现。
6、加法指令执行速度因为加法指令能反映乘除等运算，而其他指令的执行时间也大体与加法指令相当。
7、CP I，执行一条指令所需时钟周期数，是主频的倒数。
8、等效指令速度法9存储器不仅能存放数据，而且也能存放指令，两者在形式上没有区别，但计算机应能区分数据还是指令。
10 有时我们说某个特定的功能是由硬件实现的，但并不是说不要编写程序，如乘法功能可由乘法器这个硬件实现，但要启动这个硬件〔乘法器〕工作，必须先执行程序中的乘法指令。
11 指令译码器是译指令的操作码。
而是在读出之前就知道将要读的信息是数据还是指令了12 在计算机领域中，站在某一类用户的角度，如果感觉不到某个事物或属性的存在，即“看〞不到某个事物或属性，那么称为“对xxxx用户而言，某个事物或属性是透明的〞。
13程序控制器：〔PC〕是执行指令的机器。
14 机器字长定义为CPU中在同一时间内一次能够处理的二进制数的位数，实际上就是CPU中数据通路的位数15 浮点运算器的数据通路要宽得多。
16所以一般把定点运算器的数据通路宽度定为机器字长。
因为机器字长与内存单元的地址位数有关，而地址计算是在定点运算器中进展的。
17、一个字的宽度并不等于机器字长。
计算机组成原理知识点整理
一、概念1.CMDR：控存数据寄存器，存放从控存读出的微指令2.CMAR：控存地址寄存器，用于存放微指令的地址，当采用增量计数器法形成后续微指令地址时，CMAR有计数功能3.系统并行性：并行包括同时性和并发性两个方面。
前者是指两个或多个事件在同一时刻发生，后者是指两个或多个事件在同一时间段发生。
也就是说，在同一时刻或者同一时间段内完成两种或两种以上性质相同或者不同的功能，只要在时间上互相重叠，就存在并行性。
4.进位链：传递进位的逻辑电路5.间接寻址：通过访存（若是多次间址还需多次访存）得到有效地址6.微程序控制：采用与存储程序类似的方法来解决微操作命令序列的形成，将一条机器指令编写成一个微程序，每一个微程序包含若干条微指令，每一条微指令包含一个或多个微操作命令7.RISC：精简指令系统计算机，通过有限的指令条数简化处理器设计，以达到提高系统执行速度的目的8.中断隐指令：在机器指令系统中没有的指令，是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令，功能包括保护断点，寻找中断服务程序入口地址，关中断9.周期挪用/周期窃取：DMA方式中由DMA接口向CPU申请占用总线，占用一个存取周期10.单重分组跳跃进位：n位全加器分成若干小组，小组内进位同时产生，小组与小组间采用串行进位11.双重分组跳跃进位：n位全加器分为若干大组，大组内又分成若干小组，大组中小组的最高进位同时产生，大组与大组间的进位串行传送12.超标量：在每个时钟周期内同时并发多条独立指令，即以并行操作方式将两条或两条以上指令编译执行，在一个时钟周期内需要多个功能部件13超流水线：将一些流水线寄存器插入到流水线段中，好比将流水线再分道，提高了原来流水线的速度，在一个时钟周期内一个功能部件被使用多次14.水平型微指令：一次能定义并执行多个并行操作的微命令。
从编码方式上来看，直接编码、字段直接编码、字段间接编码、直接编码和字段直接和间接混合编码都属于水平型微指令。
(完整版)计算机组成原理知识点总结
第2章数据的表示和运算主要内容：（一）数据信息的表示1.数据的表示2.真值和机器数（二）定点数的表示和运算1.定点数的表示：无符号数的表示；有符号数的表示。
2.定点数的运算：定点数的位移运算；原码定点数的加/减运算；补码定点数的加/减运算；定点数的乘/除运算；溢出概念和判别方法。
（三）浮点数的表示和运算1.浮点数的表示：浮点数的表示范围；IEEE754标准2.浮点数的加/减运算（四）算术逻辑单元ALU1.串行加法器和并行加法器2.算术逻辑单元ALU的功能和机构2.3 浮点数的表示和运算2.3.1 浮点数的表示（1）浮点数的表示范围•浮点数是指小数点位置可浮动的数据，通常以下式表示：N=M·RE其中，N为浮点数，M为尾数，E为阶码，R称为“阶的基数（底）”，而且R为一常数，一般为2、8或16。
在一台计算机中，所有数据的R都是相同的，于是不需要在每个数据中表示出来。
浮点数的机内表示浮点数真值：N=M ×2E浮点数的一般机器格式：数符阶符阶码值 . 尾数值1位1位n位m位•Ms是尾数的符号位，设置在最高位上。
•E为阶码，有n+1位，一般为整数，其中有一位符号位EJ，设置在E的最高位上，用来表示正阶或负阶。
•M为尾数，有m位，为一个定点小数。
Ms=0，表示正号，Ms=1，表示负。
•为了保证数据精度，尾数通常用规格化形式表示：当R＝2，且尾数值不为0时，其绝对值大于或等于0.5。
对非规格化浮点数，通过将尾数左移或右移，并修改阶码值使之满足规格化要求。
浮点数的机内表示阶码通常为定点整数，补码或移码表示。
其位数决定数值范围。
阶符表示数的大小。
尾数通常为定点小数，原码或补码表示。
其位数决定数的精度。
数符表示数的正负。
浮点数的规格化字长固定的情况下提高表示精度的措施：•增加尾数位数（但数值范围减小）•采用浮点规格化形式尾数规格化：1/2≤M <1 最高有效位绝对值为1浮点数规格化方法：调整阶码使尾数满足下列关系：•尾数为原码表示时，无论正负应满足1/2 ≤M <1即：小数点后的第一位数一定要为1。
计算机组成原理知识点
第一章1、第一台计算机的诞生：ENIAC，1946年2、计算机的五大部件：3、冯诺依曼思想（五大部件、二进制、存储程序）4、计算机软件系统的分类（系统软件、应用软件）5、硬件、软件在逻辑功能上等效的含义6、计算机系统的多级层次结构7、CPU的组成：运算器、控制器8、机器语言、汇编语言、高级语言第二章1、进制转换2、不同机器数及真值的转换、表示范围、应用场合3、浮点数的表示4、浮点数的规格化5、IEEE754标准：单精度真值与表示的转换6、汉字信息的表示7、8421BCD码8、奇偶校验、海明校验第三章1、定点补码加减法2、定点原码1位乘法和补码1位乘法3、浮点加减4、逻辑运算第四章1、存储器的分类2、主存储器的基本操作（读、写）3、存储器系统的层次结构4、半导体存储器芯片与CPU的连接（字扩展、位扩展及字位同时扩展）5、动态存储器的刷新6、硬盘的性能参数第五章1、机器指令2、指令扩展操作码3、指令寻址方式（指令寻址和操作数寻址，各种寻址的过程，寻址的优缺点及应用场合）4、程序控制指令的类型5、CISC和RISC指令风格特点第六章1、指令周期、机器周期、时钟周期等概念2、同步计算机中的三级时序系统3、常用寄存器功能4、指令流程分析5、微程序控制器大致原理6、微指令字段直接编码分段原则7、流水线的主要性能指标第九章1、中断的基本概念2、中断的用途3、中断响应和中断处理过程4、直接存取访问方式DMA的基本概念5、DMA控制方式下的数据传送过程。
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第一章计算机系统概论1.1计算机软硬件的概念硬件：计算机的实体部分，由各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成。
软件：由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。
通常寄寓于各类媒体中，存放在计算机的主存或辅存内。
计算机运行所需程序及相关资料。
特点：硬件的速度快，软件的成本低。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，同等重要。
1.2计算机系统的层次结构有几层，每层是什么计算机硬件、系统软件和应用软件构成三层次结构。
三层层次结构：多层层次结构：1.3计算机的基本组成（ALU、CU、NM、I/O、BUS）冯·诺依曼计算机的特点：程序存储、二进制运算1）计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。
2）指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。
3）指令和数据均用二进制数表示。
4）指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。
5）指令在存储器内按顺序存放。
通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。
6）机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。
计算机硬件框图及图中各部件的功能：运算器：完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。
存储器：存放数据和程序，使计算机能自动运行程序指令，脱离人工操纵。
控制器：控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。
输入设备：将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式（01代码），如键鼠。
输出设备：将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式，如打印机输出，显示器输出。
（输入输出设备实质：信息转换）1.4计算机硬件的主要技术指标（名词解释）机器字长：CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
机器指代CPU，机器字长用运算器字长表示，也代表运算器字长。
单位：位（bit）、字节（byte）运算器（ALU）决定机器字长，从而决定ALU中数据相关，由整齐相关原则统一长度。
存储容量：主存容量与辅存容量。
主存容量：主存中存放二进制代码的总位数。
【存储容量= 存储单元个数X 存储字长】辅存容量：机器辅存（如硬盘）所能存储的二进制代码总位数。
单位：字节（B）运算速度：周期指令数（判断计算机快慢的指标）周期指令数：执行一条指令所需的时钟周期（机器主频的倒数）习题：P19 1、2、5、6、7、8、11第二章计算机的发展及应用（浏览）第三章系统总线3.1总线的基本概念概念：连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。
（多个模块共享的通信通路）结构框图：BUSCPU 主存I/O设备ALU CU Reg特征：共享（节约成本，结构规范）分时（缺点：不能并行）平等竞争优点：灵活性好（分散连接）、成本低（共享）、性能价格比高缺点：通信瓶颈（不并行）3.2总线的分类总线组成：传输线、接口逻辑、仲裁部件传输线：所有信号的集合（一组多根导线）——DB、AB、CB按传输信息不同：数据总线、地址总线、控制总线数据总线（DB）：用来传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输总线，位数与机器字长、存储字长有关。
数据总线的位数称为数据总线宽度，是衡量系统性能的重要参数。
（数据线宽度决定数据并行传送能力）地址总线（AB）：用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址。
由CPU输出，是单向传输。
位数与存储单元个数有关。
（地址线宽度决定寻址能力）控制总线（CB）：用来发出各种控制信号。
对单一控制线而言是单向传输，对控制总线总体来说是双向传输。
（命令流出CPU，响应流入CPU）接口逻辑：概念：提供一个能力范围，在该范围内，CPU能用简单的方法访问多种类型的设备功能：连接器（物理/逻辑连接）；转换器（转换信号）仲裁部件：为什么仲裁：为解决共享冲突，提高总线利用率什么是仲裁：解决共享冲突的过程仲裁方法：集中式仲裁；分布式仲裁总线工作流程：请求（BusRequst）→裁决（给出BusGreed）→地址→数据→释放总线控制权通信总线（串行并行）：用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信。
串行通信：数据在单条1位宽的传输线上一位一位地按顺序分时传送。
并行通信：数据在多条并行1位宽的传输线上同时由源传送到目的地。
比较：并行通信适用于近距离的数据传输，串行通信适用于远距离传送。
串行与并行通信的数据传送速率都与距离成反比。
3.3总线特性及性能指标总线特性：机械特性：保证物理连接。
电气特性：规定逻辑连接。
功能特性：说明总线中每一根传输线的作用。
时间特性（过程特性）：完成传输过程，说明总线中每一根线在什么时间内有效。
（分析时序、有效分工）性能指标（名词解释）：总线宽度：数据总线的根数，用bit（位）表示。
总线带宽（计算题）：总线的数据传输速率，即单位时间内总线上传输数据的位数，通常用每秒传输信息的字节数（B）来衡量，单位用MBps（兆字节每秒）表示。
Eg：总线工作频率33MHz，总线宽度32位（4B），则：总线带宽=33X(32/8)=132MBps 时钟同步/异步：总线上的数据与时钟同步工作的总线称为同步总线，与时钟不同步工作的总线称为异步总线。
总线复用：一条信号线上分时传输两种信号。
（为提高总线的利用率，优化设计，将地址总线和数据总线共用一组物理线路，在这组物理线路上分时传输地址信号和数据信号）信号线数：地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和。
总线控制方式：突发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等。
总线举例：PCI总线良好的兼容性：总线部件和插件接口相对于处理器是独立的，支持所有的目前和将来不同结构的处理器。
支持即插即用（Plug and Play）：任何扩展卡只要插入系统便可工作。
支持多主设备能力：主设备指对总线由控制权的设备（CPU），PCI支持多主设备，即允许任何主设备和从设备（对总线没有控制权的设备）之间实现点到点对等存取。
3.4总线结构单总线结构：CPU、主存、I/O设备都挂在一组总线上，允许I/O设备之间、I/O设备与CPU 之间或I/O设备与主存之间直接交换信息。
特点：结构简单便于扩充，但系统工作效率不高。
多总线结构：出现的原因：解决CPU、主存与I/O设备之间传输速率不匹配问题，实现CPU与其它设备相对同步。
双总线结构：将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来，形成主存总线与I/O总线分开的结构。
特点：对比单总线结构而言系统工作效率有所提升，但不能充分发挥高速率部件的性能，并且结构变复杂了。
三总线结构：主存总线用于CPU与主存之间的传输；I/O总线供CPU与各类I/O设备之间传递信息；DMA总线用于高速I/O设备（磁盘、磁带等）于主存之间直接交换信息。
其中：主存总线与DMA总线不能同时对主存进行存取，I/O总线只有在CPU执行I/O指令时才能用到。
另一种三总线结构：特点：工作效率再次提高，但结构更为复杂。
四总线结构（中间层结构）：特点：对高性能设备与CPU 来说，各自的效率将获得更大的提高，各自改变其结构也不会影响高祖总线的正常工作，缺点是结构复杂。
辨别系统总线：主存挂载在哪一条线上，哪一条线就是系统总线。
总线结构举例：P56 PCI 总线 总线工作原理：先申请后使用总线信号：空闲时为空号，但受到干扰会产生无意义的01代码3.5总线控制（总线仲裁）主设备与从设备：对总线具有控制权的设备（CPU ）是主设备，否则为从设备。
集中式仲裁：将控制逻辑集中在一处（如CPU 中）。
由链式查询（3根控制线）、计数器定时查询（2+n log 2根控制线，是最优查询）、独立请求方式（1+2n 根控制线）。
3.6总线通信控制同步通信（定时）：通信双方由同一时标控制数据传送。
时钟通常由CPU 的总线控制部件发出，送到总线上的所有部件；也可以由每个部件各自的时序发生器发出，但必须由总线控制部件发出的时钟信号对它们进行同步。
优点：规定明确、统一，模块间的配合简单一致。
缺点：主、从模块时间配合属于强制性“同步”，速度各不相同的部件必须按最慢速度的部件来设计公共时钟，严重影响总线的工作效率，给设计带来局限性，缺乏灵活性。
异步通信（定时）：采用应答方式（握手方式）通信。
三种互锁：1）不互锁：主模块发出请求信号不等待从模块回答即可撤销请求信号；从模块发出回答信号后确认主模块已收到回答信号自动撤销回答信号。
2）半互锁：主模块发出请求信号必须等待从模块发出的回答信号才撤销；从模块发出回答信号不必等待主模块撤销请求信号，隔一段时间自动撤销其回答信号。
3）全互锁：主模块发出请求信号必须等待从模块发出的回答信号才撤销；从模块发出回答信号必须等待主模块请求信号撤销才能撤销其回答信号。
半同步通信（同步定时与异步定时的总和应用）：增设一条“等待”（WAIT）响应信号线，采用插入时钟（等待）周期的措施来协调通信双方的配合问题。
例题P61 3.1、3.2、3.3、3.4习题P66 1、2、3、5、6、7第四章存储器4.1概述存储器的基本概念：存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。
重要性：使计算机实现自动化影响：计算机系统类型、技术、组织、性能、价格现状：目前还没有最佳能满足计算机系统对存储器需求的技术措施：分层结构的存储子系统存储器分类（图表）：存储器的层次结构：是什么：速度、容量和每位价格这三者的关系分层：大容量、高速度、低成本（促生分层结构）分层：缓存—主存、主存—辅存CPU和缓存、主存都能直接交换信息；缓存能直接和CPU、主存交换信息；主存可以和CPU、缓存、辅存交换信息。
解决的问题：缓存—主存层次：解决CPU和主存速度不匹配问题主存—缓存层次：解决存储系统的容量问题。
Cache速度优化、硬盘容量优化（都以块为单位进行信息交换）4.2主存储器主存的基本组成：名词解释：存储体：由存储元构成存储元：存储器最小存储单位（一个存储元存一个二进制位）存储单元：一组存储元称为一个存储单元单元地址：每个存储单元唯一的地址编号主存中储存单元的地址分配（存储器对存储体的编码）：按字节寻址：每一个存储字包含4个可独立寻址的字节。
字地址用地位字节的地址表示。
按字寻址：字地址用该字高位字节的地址表示。
主存的技术指标：1）存储容量：主存能存放二进制代码的总位数。
（存储容量= 存储单元个数X 存储字长）也可用字节总数表示。
（存储容量= 存储单元个数X 存储字长/ 8 ）2）存储速度（= 存取周期= 存储器带宽）：由存取时间和存取周期表示。
存取时间（存储器的访问时间）是指启动一次存储器操作（读或写）到完成该操作所需的全部时间。
存取周期是指存储器进行连续两次独立的存储操作（如连续两次读操作）所需的最小间隔时间，通常存取周期大于存取时间。