计算机组成原理知识点整理 -2011
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(重点整理)
冯.诺依曼机的基本特点:计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。
采用存储程序的方式,程序和数据放在同一存储器中,由指令组成的程序可以修改。
数据以二进制码表示指令由操作码和地址码组成。
指令在存储器中按执行顺序存放,由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址,一般按顺序递增。
机器以运算器为中心,数据传送都经过运算器。
1、计算机系统的层次结构:高级语言层,汇编语言层,操作系统软件层,指令系统层,微体系结构层,数字逻辑层2、软件和硬件逻辑上的等价性计算机系统以硬件为基础,通过软件扩充其功能,并以执行程序方式体现其功能。
硬件完成最基本的功能,而复杂的功能则通过软件实现。
计算机是一个软件和硬件结合的整体系统。
在机器中,许多功能既可由硬件实现,也可由软件实现。
3、为什么计算机使用二进制?(1)基本符号个数最少,物理上容易实现(2)二进制码表示数值数据运算规则简单(3)与二值逻辑的真、假两个值对应简单基数:进位计数制中所具有的数字符号的个数及进位规律。
位权:数码在不同位置上的倍率值。
真值:数据的数值通常以正、负号后跟绝对值来表示,称为“真值”。
机器数:在计算机中使用的连同数符一起数码化的数值称为机器数。
码字:若干位二进制代码组成的一个字称为“码字”。
码制:包含若干种码字的集合称为“码制”。
码距:一种码制中各码字间的最小距离定为这种码制的“码距”。
4、浮点数加、减运算的步骤:(1)对阶操作:低阶向高阶补齐,使阶码相等。
(2)尾数运算:阶码对齐后直接对尾数运算。
(3)结果规格化:对运算结果进行规格化处理(使补码尾数的最高位和尾数符号相反)。
如溢出则需右规;如不是规格化时应左规。
(4)舍入操作:丢失位进行0舍1入或恒置1处理。
(5)判断溢出:判断阶码是否溢出,下溢则将运算结果置0(机器0),上溢则中断。
5、运算器的结构组成(5个):算术逻辑运算单元,数据寄存器,累加器,多路转换器和数据总线等部件。
计算机组成原理笔记
计算机组成原理笔记
1. 计算机组成原理是研究计算机硬件和软件组成及其相互关系的学科领域。
2. 计算机由中央处理器(CPU)、存储器和输入输出设备组成,其中CPU是计算机的控制中心。
3. CPU由控制单元和算术逻辑单元组成,控制单元负责指令
的解析和执行,算术逻辑单元负责数据的运算。
4. 存储器用于存储计算机运行时所需的数据和指令,其中包括主存储器和辅助存储器。
5. 输入输出设备用于与外部世界进行信息交互,例如键盘、鼠标、显示器和打印机等。
6. 计算机执行程序时,先从辅助存储器中将程序加载到主存储器,然后由CPU依次执行指令。
7. 指令由操作码和操作数组成,操作码表示指令的类型,操作数表示指令所操作的数据。
8. 指令在执行过程中通过执行周期来完成,包括取指令、分析指令、执行指令和写回数据等阶段。
9. 计算机的性能可以通过时钟频率、指令执行速度和吞吐量等指标进行衡量。
10. 计算机的内部结构可以采用冯·诺依曼结构或哈佛结构,冯·诺依曼结构中指令和数据存储在同一存储器中,而哈佛结
构中指令和数据存储在不同的存储器中。
11. 计算机的指令集架构可以分为精简指令集(RISC)和复杂
指令集(CISC)两种类型。
12. 硬件和软件之间通过接口进行通信,例如操作系统作为硬
件和应用软件之间的接口。
13. 并行计算可以提高计算机的性能,包括并行指令和并行处理等技术。
14. 计算机组成原理还涉及到虚拟内存、缓存和流水线等重要概念和技术。
15. 计算机组成原理的研究对于理解计算机的工作原理和优化计算机性能具有重要意义。
(完整版)计算机组成原理重点整理
一.冯·诺依曼计算机的特点1945年,数学家冯诺依曼研究EDVAC机时提出了“存储程序”的概念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。
二.计算机硬件框图1.冯诺依曼计算机是以运算器为中心的2.现代计算机转化为以存储器为中心各部件功能:1.运算器用来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。
2.存储器用来存放数据和程序。
3.控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果4.输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式(鼠标键盘)。
5.输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式(打印机显示屏)。
计算机五大子系统在控制器的统一指挥下,有条不紊地自动工作。
由于运算器和控制器在逻辑关系和电路结构上联系十分紧密,尤其在大规模集成电路制作工艺出现后,两大不见往往集成在同一芯片上,合起来统称为中央处理器(CPU)。
把输入设备与输出设备简称为I/O设备。
现代计算机可认为由三大部分组成:CPU、I/O设备及主存储器。
CPU与主存储器合起来又可称为主机,I/O设备又可称为外部设备。
主存储器是存储器子系统中的一类,用来存放程序和数据,可以直接与CPU交换信息。
另一类称为辅助存储器,简称辅存,又称外村。
算术逻辑单元简称算逻部件,用来完成算术逻辑运算。
控制单元用来解实存储器中的指令,并发出各种操作命令来执行指令。
ALU和CU是CPU的核心部件。
I/O设备也受CU控制,用来完成相应的输入输出操作。
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计算机组成原理是计算机科学与技术的基础课程之一,涉及到计算机系统的硬件和软件组成,以及它们之间的交互关系。
以下是一些计算机组成原理的重要知识点总结:1. 计算机的分类:计算机可以根据规模、用途和结构等方面进行分类。
常见的分类有超级计算机、服务器、工作站、个人电脑、嵌入式系统等。
2. 计算机的基本组成:计算机由硬件和软件两部分组成。
硬件包括中央处理器(CPU)、内存、输入输出设备和存储设备等。
软件包括系统软件和应用软件。
3. 冯·诺依曼体系结构:冯·诺依曼体系结构是现代计算机体系结构的基础,它包含了存储器、算术逻辑单元(ALU)、控制单元和输入输出单元。
4. 存储器层次结构:计算机的存储器层次结构从高速缓存到主存再到辅助存储器,层层递进,速度和容量逐渐增大,成本逐渐减小。
5. 数据表示和运算:计算机使用二进制表示数据,并且可以进行不同进制间的转换。
在计算过程中,计算机使用算术逻辑运算对数据进行操作。
6. 指令集体系结构:指令集体系结构是计算机硬件和软件的接口,定义了计算机的指令集和指令执行方式。
常见的指令集体系结构有精简指令集(RISC)和复杂指令集(CISC)。
7. CPU的工作原理:CPU执行计算机指令的过程包括取指令、译码指令、执行指令和写回结果等步骤。
这些步骤是由控制单元和算术逻辑单元(ALU)完成的。
8. 输入输出系统:计算机通过输入输出设备与外部环境进行交互。
输入输出系统包括输入输出控制器、输入输出接口和输入输出设备等。
9. 总线:计算机内部各个硬件部件之间通过总线进行通信和数据传输。
总线包括数据总线、地址总线和控制总线。
10. 中断和异常:中断是计算机在执行过程中响应外部事件的一种机制,可以中断当前的执行流程。
异常是由于程序错误或硬件错误而引起的计算机响应机制。
以上是计算机组成原理的一些重要知识点总结,它们构成了计算机系统的基础,对于理解计算机的工作原理和设计原则非常重要。
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。
(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》重点归纳
《计算机组成原理》重点归纳张齐整理第一章 计算机系统概论一、计算机的分类超级计算机、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。
处理机字长:指处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数。
字长越长,表示计算的精度越高。
总线宽度:一般指CPU 中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制位数。
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。
其中K=210,M=220,G=230,T=240,B=8位(1个字节)。
存储器带宽:存储器的速度指标,单位时间内从存储器读出的二进制数信息量,一般用字节数/秒表示。
主频/时钟周期:CPU 的工作节拍受主时钟控制,主时钟不断产生固定频率的时钟,主时钟的频率(f )叫CPU 的主频。
度量单位是MHz (兆赫兹)、GHz (吉赫兹)。
CPU 执行时间表示CPU 执行一段程序所占用的CPU 时间,可用下式计算:CPU 执行时间=CPU 时钟周期数×CPU 时钟周期长CPI :表示每条指令周期数,即执行一条指令所需的平均时钟周期数。
用下式计算:CPI =执行某段程序所需的CPU 时钟周期数该程序包含的指令条数MIPS :表示每秒百万条指令数,用下式计算: MIPS = 指令条数 程序执行时间×106 =时钟频率CPI×106程序执行时间Te 为: Te =指令条数MIPS×106MFLOPS :表示每秒百万次浮点操作次数,用下式计算: MFLOPS =程序中的浮点操作次数程序执行时间×106MIPS 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。
计算机组成原理知识点
计算机组成原理知识点计算机组成原理是计算机科学的一个重要分支,是研究计算机系统内部工作原理的学科。
主要内容包括:1.计算机的五大基本组成部分:中央处理器(CPU)、主存储器(RAM)、输入设备、输出设备、存储设备。
这五部分构成了计算机的基本硬件结构,是计算机能够运行的基础。
2.计算机的硬件结构和功能:计算机的硬件结构包括中央处理器、主存储器、输入设备、输出设备、存储设备以及这些硬件之间的连接方式。
这些硬件的功能分别是处理计算机的指令、存储计算机的数据、将外界信息输入计算机、将计算机的信息输出到外界、存储计算机的数据和程序。
3.计算机的软件结构和功能:计算机的软件结构包括操作系统、系统软件和应用软件。
操作系统是计算机系统的核心软件,负责管理计算机的硬件资源和提供操作界面。
系统软件是指与操作系统相关的软件,如驱动程序、系统工具等。
应用软件是专门用于完成特定任务的软件,如办公软件、图形软件等。
4.计算机的系统架构:计算机的系统架构是指计算机系统的总体架构,包括硬件结构、软件结构和数据结构。
计算机的系统架构决定了计算机的功能、性能、扩展性和可维护性。
5.计算机的系统软件:计算机的系统软件是指与操作系统相关的软件,包括驱动程序、系统工具、系统服务等。
这些软件负责管理计算机的硬件资源,并提供用户与计算机的接口,是计算机能够正常运行的基础。
6.计算机的应用软件:计算机的应用软件是指专门用于完成特定任务的软件,包括办公软件、图形软件、娱乐软件等。
这些软件能够帮助用户完成各种各样的工作,是计算机在各行各业中的重要应用。
7.计算机的数据结构:计算机的数据结构是指计算机系统中数据的存储方式和组织方式。
常见的数据结构包括数组、链表、栈、队列、树等。
不同的数据结构适用于不同的场合,能够帮助用户更有效地管理和处理数据。
计算机组成原理(重点知识总结)
第一章计算机系统概论1.冯•诺依曼计算机模型。
1)计算机由运算器、存储器、控制器和输入/输出五个部件组成;2)存储器以二进制形式存储指令和数据;3)存储程序工作方式;4)五部件以运算器为中心进行组织。
现代计算机以存储器为中心。
2.计算机系统性能指标:字长,主频,主存容量,RASIS特性,兼容性。
第三章系统总线1.总线是连接两个或多个功能部件的一组共享的信息传输线;一个部件发出的信号可以被连接到总线上的其他所有部件所接收。
总线按连接部件不同分为:片内总线、系统总线、通信总线。
系统总线按传输信息不同分为:数据总线(双向,其位数与机器字长和存储字长有关,总线宽度)、地址总线(由CPU输出,单向)、控制总线。
2.总线性能指标:(1)总线宽度:它是指数据总线的根数。
(2)总线带宽: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,单位为MBps(3)时钟同步/异步:总线上的数据与时钟同步工作的总线称同步总线,与时钟不同步工作的总线称为异步总线。
(4)总线复用:为了提高总线的利用率,优化设计,特将地址总线和数据总线共用一条物理线路,只是某一时刻该总线传输地址信号,另一时刻传输数据信号或命令信号。
(5)信号线数:即地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和。
(6)总线控制方式:包括并发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等。
3.总线裁决:决定哪个总线主控设备将在下次得到总线使用权的过程称为总线裁决。
•两类总线裁决方式:集中式和分布式集中式裁决方式:使用总线控制器;分布式裁决方式:控制逻辑分散在各个部件或设备中。
集中式裁决方式:链式查询,计数器定时查询,独立请求查询。
总线通信控制:同步通信(通信双方由统一时标控制数据传送)异步通信(采用应答方式,不互锁,半互锁,全互锁)。
第四章存储器1.存储器的主要性能指标容量,速度,价格。
存储器的分类2.按存储介质分类:1)半导体存储器(双极型和MOS型)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(静态SRAM,动态DRAM)3)串行访问存储器3.半导体只读存储器:掩膜只读存储器ROM可编程ROM(PROM)可擦除和编程的ROM(EPROM)电擦除电改写只读存储器(EEPROM)闪速存储器(flash memory)4.主存的指标存储容量,存储速度(时间和周期)和存储器带宽。
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的重要分支,它研究计算机硬件系统的组成和工作原理。
以下是计算机组成原理的一些重要知识点的总结:1. CPU:中央处理器(CPU)是计算机的核心,它执行所有计算和控制计算机的操作。
CPU由控制器和算术逻辑单元(ALU)组成。
控制器从内存中读取指令,解码它们,并执行相应的操作。
ALU执行算术和逻辑运算。
2. 存储器:计算机存储器分为两种类型:主存储器和辅助存储器。
主存储器通常是随机存储器(RAM),用于存储程序和数据。
辅助存储器包括硬盘、光盘和闪存,用于长期存储数据。
3. 总线:总线是计算机内部各组件之间进行通信的路径。
其中包括地址总线、数据总线和控制总线。
地址总线用于指定内存中的位置,数据总线用于传输数据,控制总线用于控制操作。
4. 输入输出设备:计算机输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
它们使用户能够与计算机进行交互,并获得输出结果。
5. 指令集架构:指令集架构定义了计算机的指令集和处理器的操作方式。
其中包括精简指令集计算机(RISC)和复杂指令集计算机(CISC)。
6. 流水线:流水线是一种优化CPU性能的方式,它将指令分成多个阶段,并同时执行多个指令。
流水线可以提高CPU的处理速度,但也会增加延迟和资源竞争。
7. 缓存:缓存是一种性能优化技术,它使用快速的存储器来存储最常用的数据和指令,以减少对主存储器的访问。
8. 中断和异常:中断和异常是一种处理外部事件的方式。
当一个事件发生时,CPU会停止当前的操作,并调用相应的处理程序。
9. 多处理器系统:多处理器系统指的是具有多个处理器的计算机系统。
多处理器系统可以提高计算机的性能和可靠性,但也需要解决诸如并发、共享资源等问题。
以上是计算机组成原理的一些重要知识点的总结。
这些知识点在计算机科学和工程中都是非常重要的基础知识,理解它们对于理解计算机系统的工作原理和优化计算机性能都非常有帮助。
(完整版)计算机组成原理知识点总结
《计算机组成原理》(白中英)复习第一章计算机系统概论电子数字计算机的分类(P1)通用计算机(超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机)和专用计算机。
计算机的性能指标(P5)数字计算机的五大部件及各自主要功能(P6)五大部件:存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。
存储器主要功能:保存原始数据和解题步骤。
运算器主要功能:进行算术、逻辑运算。
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。
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。
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。
计算机软件(P11)系统程序——用来管理整个计算机系统应用程序——按任务需要编制成的各种程序第二章运算方法和运算器课件+作业第三章内部存储器存储器的分类(P65)按存储介质分类:易失性:半导体存储器非易失性:磁表面存储器、磁芯存储器、光盘存储器按存取方式分类:存取时间与物理地址无关(随机访问):随机存储器RAM ——在程序的执行过程中可读可写只读存储器ROM ——在程序的执行过程中只读存取时间与物理地址有关(串行访问):顺序存取存储器磁带直接存取存储器磁盘按在计算机中的作用分类:主存储器:随机存储器RAM ——静态RAM 、动态RAM只读存储器ROM ——MROM 、PROM 、EPROM 、EEPROM Flash Memory高速缓冲存储器(Cache)辅助存储器——磁盘、磁带、光盘存储器的分级(P66)存储器三个主要特性的关系:速度、容量、价格/位多级存储器体系结构:高速缓冲存储器(cache)、主存储器、外存储器。
主存储器的技术指标(P67)存储容量:存储单元个数M ×每单元位数N存取时间:从启动读(写)操作到操作完成的时间存取周期:两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间,时间单位为ns。
存储器带宽:单位时间里存储器所存取的信息量,位/秒、字节/每秒,是衡量数据传输速率的重要技术指标。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
各位同学,在使用这份资料复习时,要注意:带有红色标记的是重点内容;尽管很多知识点只有几个字,但是涉及的内容却非常多,比如Cache映像机制;我可以给大家整理详细,但是考虑到有些同学考试时有不好的习惯,为了避免麻烦,我在这儿只给大家提纲,请大家对应的看书;请大家看时,把你特别不明白的地方标出来,给课代表汇总,我在18周的时候一起给大家讲解。
---------------------------------------------------------------------一、计算机系统概述本章主要是一些计算机专业常识类的概念,非常基础,也非常重要。
✶计算机系统的构成;✶理解层次结构的计算机系统;硬件(只能理解机器语言)、第一级虚拟机(汇编语言)、第二级虚拟机(高级语言);理解计算机是一个层次结构的系统,对于大家理解硬件与软件之间的关系,理解高级语言是怎样被计算机执行的,理解组成原理涉及的知识与操作系统、编译软件、高级语言编写的应用软件之间的关系,都很重要,希望大家真的能够理解这种层次结构。
✶冯.诺依曼机的特点、核心思想,对应的计算机系统的硬件框图,与现代计算机不同的地方。
✶现代计算机硬件框图,理解计算机硬件各部件的作用;✶衡量计算机性能的主要指标- 机器字长、主频、CPI、MIPS、FLOPS等等课后练习P19 1.3 1.5 1.7 1.8二、系统总线✶什么是总线?总线的特点?✶总线的分类(按照连接对象分类:片内总线、 系统总线、通信总线);✶系统总线的组成;数据线、控制线、地址线;数据线的根数有什么意义,地址线的根数有什么意义。
✶总线的性能指标总线宽度、←总线带宽、总线复用、时钟同/异步、控制方式;总线带宽(总线数据传输率)= 总线时钟频率×总线宽度(结合课后练习)✶理解总线标准的意义,看看你知道主板上的几种标准总线;✶理解怎样通过总线实现器件之间的互联,构造计算机硬件系统;自己画一个基于单总线结构的计算机系统,看看是不是很简单。
✶理解多级总线结构的设计原则因为总线的共享特性,某一时间,总线上只能有一个设备进行数据的发送,这样,速度不同的设备挂接在同一条总线上,速度快的设备因为等待使用总线,而丧失了效率,因此有了多总线结构。
原则:速度相近的设备挂接在同一条总线上;速度越快的总线距离CPU越近。
✶为什么要进行总线控制?总线控制的几种仲裁方式的仲裁过程、特点、用于仲裁的连接线的数量。
✶对存储器的读/写操作是一种基于系统总线同步通信,想想这个过程,看看时序图,理解什么是同步通信方式,它和异步通信的最大不同在哪里?✶并口芯片8255的工作方式1、2是一种异步的通信方式,想想这个过程,理解异步通信的要点在那儿?课后练习P66 3.2 3.4 3.15三、存储器✶存储器的分类(按存储介质、←按照访问方式分类、按在计算机中的作用分类)✶RAM/ROM各自的特点和分类✶←计算机的层次结构(三级存储体系)✶主存储器主存储器的性能指标(存储容量、←存储速度(存取周期和存取时间)、←存储器带宽);半导体存储器芯片管脚(SRAM、EPROM地址线、数据线)与容量之间的关系;←CPU与存储器的连接(存储器扩展)DRAM的刷新问题(为什么要刷新?各种刷新方式及比较);提高访存速度的措施–多体交叉存储器(高位/低位多体交叉的地址在体间的分布、应用特点)✶高速缓冲存储器Cache程序访问的局部性原理命中率/缺失率影响命中率的因素- Cache容量、Cache的块长理解带有Cache的存储系统的读操作过程Cache的两种写方式(与保持Cache一致性的问题)←Cache的三种映像机制Cache的替换方式✶辅助存储器←磁表面存储器(磁盘)的性能指标(道密度、位密度、道容量、存储容量、平均访问时间、平均找道时间、平均等待时间)磁记录方式及衡量磁记录方式的指标。
四、输入输出系统✶外部设备的分类✶显示设备的指标(分辨率,灰度级,帧存储器的大小)✶IO编址方式(端口地址空间与存储器存储空间关系)✶为什么要使用IO接口?✶IO接口的功能与内部寄存器结构✶IO控制方式–程序查询方式IO查询程序的流程查询方式的特点✶IO控制方式–程序中断方式IO中断方式与IO查询方式进行比较←中断服务程序的流程(单重中断/多重中断)关于中断技术本身的相关知识点,放在CPU一章说明✶IO控制方式– DMA方式←什么是DMA?DMA与CPU分时使用主存(系统总线)的三种方法;比较死区问题←DMA接口的组成与各部件的功能←DMA传送过程及各阶段对CPU的占用情况选择型DMA接口与多路型DMA接口(在数据传输率的计算方面不同)←DMA与中断技术的比较五、计算机的运算方法✶编码定点编码①求编码←由十进制真值求原/反/补码;由补码求相反数的补码;补码与移码之间的转换关系;②求表示范围←一定长度的机器码,原/反、补/移的表示范围;原、反、补、移码的零的表示;浮点编码①概念什么是规格化?给定一个浮点数,判断是否为规格化;明确浮点数的精度和范围分别取决于尾数的长度和阶码的长度;②求规格化的浮点表示形式←给定十进制真值,指定阶码和尾数的编码方式,求规格化的浮点表示 ;③求浮点数表示范围给定浮点数尾数和阶码的长度及编码方式,求浮点数的表示范围✶运算定点运算①补码移位运算明确移位运算的意义;能够正确的求给定补码移位运算后的结果;②←补码的加减法及溢出判断方法。
③乘法(注意需要描述运算过程)原码一位乘(不带符号运算);补码一位乘Booth算法;④除法(注意需要描述运算过程)原码不恢复余数法(加减交替法);补码的不恢复余数法;⑤明确N位数值位,进行各种乘法/除法运算,需要的加法和移位的次数;浮点运算←浮点加减运算✶运算器—快速进位链快速进位原理。
用4位并行加法器74181和并行进位链芯片74182构成多位并行加法器的方法。
六、指令系统✶概念机器指令与指令系统;指令字长、机器字长、存储字长的;操作数在存储器中的存放--边界对准原则;什么是寻址方式?✶←寻址方式操作数寻址要求,明确各种寻址方式的物理地址表达式,寻址过程,寻址范围,需要访存的次数。
✶指令格式的设计←操作码扩展技术+寻址方式;课后练习P335 (7.6、7.7、7.8 操作码扩展技术),7.16(寻址方式)七、CPU的结构与功能(概念都很重要。
)✶CPU功能与结构CPU的功能,简单的说就是取指令,分析指令,执行指令。
CPU的组成,ALU,CU,寄存器CPU内部寄存器,需要清楚各种用户不可见的,用于状态/控制的寄存器。
✶指令周期四个机器周期,及其顺序。
✶指令流水并行性的四个级别。
指令流水的原理和指令流水的理想性能。
影响指令流水性能的因素和解决方法。
流水线性能指标的计算-吞吐率、加速比、效率。
✶中断系统中断源,中断请求标记寄存器。
中断请求优先级的分配原则。
中断判优方法,硬件判优和软件判优。
中断服务程序入口地址的寻找方法,硬件向量法和软件判优对应的跳转方法。
中断响应:响应时间,响应条件,响应后中断周期所作的操作—中断隐指令。
中断现场的保护和恢复,中断现场包括的内容。
多重中断系统和单重中断系统,定义,中断服务流程的区别,形成中断嵌套的条件。
中断屏蔽技术,中断屏蔽寄存器,中断屏蔽技术的意义✶分析题多重中断系统-画CPU轨迹图;多重中断系统,通过屏蔽技术改变处理优先级时,屏蔽字的设置方法课后练习P371 8.12 、8.24 、8.25、8.26 (流水线性能指标、多重中断、中断屏蔽) 八、控制单元– CU✶CU的功能✶什么是微操作?什么是微命令(微操作控制信号)?什么是微指令?✶时序信号的作用?多级时序系统中时钟周期、机器周期、指令周期三个时序信号,以及它们之间的关系。
✶指令的取指周期、间址周期、执行周期、中断周期,分别需要完成什么操作?✶相应地,CU需要发出什么样的控制信号序列,才能完成这些操作。
根据给定CU 框图,能够写出完整的微操作序列。
(很简单的一句话,还是请大家根据教材P380图9.3,9.4,9.5,自己尝试写出一条指令处理过程的完整的微操作序列)✶CU的外部输入信号和输出信号都有哪些?对于组合逻辑和微程序两种不同方法设计的CU在输入输出信号方面是否有所不同?✶理解组合逻辑的CU设计思路✶←微程序结构CU的内部结构框图,核心器件是什么?✶理解微程序,微指令,微命令都是什么?它们之间的关系?✶←微指令由哪两个字段构成?微指令格式设计(参考教材P412 例10.5 10.6) 操作控制字段有哪些编码方式?直接编码和字段直接编码两种方式各自的优缺点下一条微指令的地址有哪些形成方式?下地址字段指出机器指令的操作码形成–什么时候用到?分支转移由硬件产生微程序入口地址–什么时候用到?✶理解水平型微指令和垂直型微指令的含义。
(实际是由操作控制字段的编码方式决定)✶比较水平型微指令和垂直型微指令的特点。
课后练习P393 (9.3、9.4、9.5、9.6、9.7、9.8 同一类型,理解指令周期、时钟周期(主频)、机器周期的关系,及对CPU速度的影响),(9.11、9.12、9.13、9.14 同一类型,根据CU结构,写指令的微操作,随便挑一条指令做做就好),P421 10.15 微指令格式设计。