计算机组成原理-知识点
【计算机组成原理】基础知识汇总（必背）
【计算机组成原理】基础知识汇总（必背）整理了⼀下超星上的题⽬以及教材《计算机组成原理第3版》——唐朔飞的课后题。
第 1 章计算机系统概论超星题⽬说明计算机系统的层次结构。
说明冯诺依曼体系结构的特点。
计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输⼊设备和输出设备5⼤部件组成。
指令和数据以同等地位存储在存储器中，并可按地址寻访。
指令和数据均⽤⼆进制代码表⽰。
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。
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。
早期的冯·诺依曼机以运算器为中⼼，输⼊/输出设备通过运算器与存储器传送数据。
知识点：冯·诺依曼机的基本⼯作⽅式是：控制流驱动⽅式冯·诺依曼机⼯作⽅式的基本特点：按地址访问并顺序执⾏指令什么是机器字长、指令字长、存储字长？机器字长是指CPU⼀次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。
指令字长是⼀个指令字中包含⼆进制代码的总位数。
指令字长取决于从操作码的长度、操作码地址的长度和操作码地址的个数。
存储字长是⼀个存储单元存储⼆进制代码的位数。
存储字是存放在⼀个存储单元中的⼆进制代码组合存储单元是存放⼀个存储字的所有存储元集合。
其他存放欲执⾏指令的寄存器是：IR⼀个8位的计算机系统以16位来标⽰地址，则该计算机系统中有（65536）个地址空间。
指令流通常是（主存流向控制器）CPU内通⽤寄存器的位数取决于（机器字长）。
课后题什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。
计算机硬件：指计算机中的电⼦线路和物理装置。
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。
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。
【知识】四川大学计算机组成原理知识点
【关键字】知识第一章1.诺依曼体制的主要思想：①采用二进制代码表示信息②采用保存程序工作方式（核心概念）③计算机硬件系统由五大部件（保存器、运算器、控制器、输入\出设备）组成2.cache:高速缓存，为解决CPU 与主存之间的速度匹配而设置的保存器。
位于CPU 和主存之间，速度可以与CPU 一样快，存放的是最近就要使用的程序和数据，容量较小。
3.总线：一组连接多个部件的公共信号线，可以分时地接收与发送各部件的信息。
4.通道：也称为通道控制器，能够执行专用的通道命令，是管理I/O 操作的控制部件。
5.从组成角度划分的层次结构模型：并不具备这种语言功能。
7.软硬件逻辑等价：在计算机中，有许多功能可直接由硬件实现，也可在硬件支持下依靠软件实现，对用户而言，在功能上是等价的。
这种情况称为软硬件在功能上的逻辑等价。
例如，乘法运算可由硬件乘法器实现，也可以在加法器与移位器的支持下，通过执行乘法子程序实现。
8.固件：微程序类似于软件，但被固化在只读保存器中，属于硬件CPU 的范畴，称为固件。
9.字长：基本字长一般是指参加一次定点运算的操作数的位数。
基本字长影响计算机精度、硬件成本，甚至指令系统的功能。
10.数据通路宽度：指数据总线一次能并行传送的数据位数，它影响计算机的有效处理速度。
11.数据传输率：是指数据总线每秒钟传送的数据量，也称为数据总线的带宽。
数据传输率=总线数据通路宽度×总线时钟频率/8（B/s ）第二章1.计算机中的信息分为两大类，一类是计算机处理的对象，称为数据；另一类是控制计算机工作的信息，称为控制信息。
相应地，在计算机工作时将存在数据流、控制流两类信息流。
2.在原码表示中，真值0可以有两种不同的表示形式，分别称为+0和-0.对于整数原码，表示的数的范围是3.在补码表示中，数0只有一种表示方法00 0对于定点整数补码，表示的数的范围是4.所谓浮点数的规格化，就是通过移动尾数，使尾数M 绝对值的最高位数字为1。
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24王道计算机组成原理pdf 24王道计算机组成原理pdf，这是一本经典的计算机教材，涵盖了计算机组成原理的重要知识点。
本文将从硬件和软件两个方面介绍计算机组成原理的基本概念和相关内容。
1、计算机组成原理的概述 计算机组成原理是研究计算机硬件系统和软件系统如何结合实现计算机功能的一门学科。
它包括计算机硬件的组成结构以及与之相关的软件系统的组成原理。
2、计算机硬件系统的组成结构 计算机硬件系统由中央处理器（CPU）、主存储器、输入输出设备（I/O）和总线等组成。
其中，CPU是计算机的核心，负责执行程序和进行数据处理。
主存储器用于存储程序和数据。
输入输出设备用于与外部设备进行信息交换。
总线是这些硬件组件之间传输数据和信号的通道。
3、计算机硬件系统的功能模块 计算机硬件系统包括运算器、控制器、存储器和输入输出设备等功能模块。
运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器负责控制计算机的运行，存储器用于存储数据和指令，输入输出设备用于与外部设备进行数据传输。
4、计算机软件系统的组成原理 计算机软件系统由系统软件和应用软件两部分组成。
系统软件是指计算机操作系统和系统工具软件，它们管理和控制计算机的硬件资源，提供基础的运行环境。
应用软件是指在计算机上运行的各种具体应用程序，如办公软件、娱乐软件等。
5、计算机指令的执行过程 计算机指令的执行过程包括取指令、译码、执行和访存等阶段。
取指令阶段是从主存储器中读取指令，并将其送入控制器。
译码阶段是将指令中的操作码转换为控制信号，控制器根据控制信号控制硬件模块的工作。
执行阶段是根据指令进行计算、逻辑运算等操作。
访存阶段是从主存储器中读取数据或向主存储器中写入数据。
6、计算机的层次结构 计算机的层次结构分为硬件层次和软件层次。
硬件层次包括门电路、组合逻辑电路、顺序逻辑电路、微程序控制器和指令系统等。
软件层次包括机器语言、汇编语言、高级语言、操作系统和系统工具等。
7、计算机性能的评价指标 计算机性能的评价指标包括执行时间、吞吐量和响应时间等。
专升本计算机文化基础必背知识点
专升本计算机文化基础必背知识点
一、计算机基础知识
1、计算机组成原理：CPU、主存储器、输入输出设备、外部设备和中
央处理器的概念，主机和外设的区别，各种外设的作用及连接方式，运算器、控制器和存储器的概念及功能，物理地址、磁盘逻辑地址、文件系统
结构等。
2、计算机网络知识：网络拓扑、网络协议、网络安全等概念，LAN、WAN的认识，TCP/IP协议的基本原理，ARP协议、RARP协议，HTTP、FTP、SMTP、POP3等表示层协议，IP、ICMP、IGMP协议，Router原理。
3、数据结构知识：顺序表、链表、栈、队列、哈希表、树、图等数
据结构的基本概念，与实现方法，它们之间的关系，以及它们在计算机程
序中的应用。
4、编码知识：ASCII码、二进制码、BCD码、查表法等的概念；Unicode编码、utf8编码、GBK编码的基本原理。
5、操作系统：操作系统的定义、概念、模型及功能，进程管理、内
存管理、磁盘管理等主要管理功能，操作系统的安装、备份和维护，操作
系统的常用命令及其功能。
6、安全技术：基本概念、类型、技术原理、安全防范措施，加密、
认证、授权、数字印章、可信门户等等。
二、软件知识
1、程序设计语言：概念和历史，如C、C++、Java、Python等。
2、数据库：概念。
大学计算机科学知识点归纳
大学计算机科学知识点归纳1. 计算机科学基础1.1 计算机组成原理- 计算机硬件：CPU、内存、I/O设备、存储器等- 计算机指令：机器指令、汇编指令、高级指令等- 计算机体系结构：冯诺依曼结构、哈佛结构等1.2 数据结构与算法- 线性结构：数组、链表、栈、队列、串等- 非线性结构：树、图、哈希表等- 算法：排序算法、查找算法、图算法等1.3 计算机网络- 网络结构：OSI七层模型、TCP/IP四层模型等- 网络设备：交换机、路由器、网关等1.4 操作系统- 进程管理：进程、线程、进程调度、死锁等- 内存管理：内存分配、回收、虚拟内存等- 文件系统：文件、目录、文件系统结构等- 设备管理：设备驱动、I/O调度等2. 编程语言与编译原理2.1 编程语言- 高级语言：C、C++、Java、Python等- 低级语言：汇编、机器码等2.2 编译原理- 词法分析：词法单元、词法分析器等- 语法分析：语法规则、语法分析树、分析算法等- 中间代码生成与优化：三地址码、SSA等- 目标代码生成：汇编代码、机器代码等3. 软件工程- 软件开发过程：需求分析、设计、编码、测试、维护等- 软件设计模式：面向对象设计模式、架构模式等- 软件项目管理：项目计划、进度控制、风险管理等- 软件质量保证：代码审查、测试策略等4. 数据库系统- 数据库概念：数据模型、实体-关系模型、关系模型等- 数据库设计：范式、E-R图、SQL等- 数据库查询：SQL查询、视图、索引等- 数据库事务：ACID属性、并发控制、故障恢复等5. 人工智能与机器- 人工智能基础：知识表示、推理、搜索算法等- 机器算法：线性回归、决策树、神经网络等- 自然语言处理：分词、词性标注、命名实体识别等- 计算机视觉：图像处理、目标检测、人脸识别等6. 计算机科学其他领域- 并行与分布式系统：进程并发、分布式算法、云计算等- 网络安全：加密算法、防火墙、入侵检测等- 物联网：传感器、嵌入式系统、物联网协议等- 人机交互：用户界面设计、交互技术、虚拟现实等以上是对大学计算机科学知识点的简要归纳，希望对您有所帮助。
计算机原理知识点
5.算罗单元（ALU）：是中央处理器CPU的一部分，用以计算机指令集中的执行算术与逻辑操作。某些处理器中，将ALU切分为两部分，即算术单元（AU）与逻辑单元（LU）
6.系统总线：是指CPU,主存，I/O设备各大部件之间的信息传输线。由于这些部件通常安放在主板和插件板（插卡）上，故又称为板级总线或板间总线。
一.选择题
1.完整的计算机系统应包括( )
A、 运算器 存储器 控制器
B、 外部设备和主机
C、 主机和应用程序
D、 配套的硬件设备和软件系统
我的答案：D
2.( )的功能是将机器语言转换成人类语言。
A、控制器
B、输入设备
C、输出设备
D、存储器
我的答案：C
3.以下语句错误的是
A、输入设备可以将机器语言转化为人类熟悉的形式
A、 存放在一个存储单元中的二进制代码组合
B、 存放在一个存储单元中的二进制代码位数
C、 存储单元的个数
D、 机器指令的位数
我的答案：A
二.填空题
1.完成一条指令分为_取出指令、_分析指令、__执行指令_三步。（请按顺序填写）
2____CPI__是指执行一条指令所需时钟周期数。
3.如果MAR12位，MDR8位，则所连接的存储器容量为___4___KB。
B、8
C、16
D、32
正确答案：C
二.填空题
3 总线上信息传递的方式有__串行___和__并行___两种。
4.___系统总线_____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。
5.按连接部件的不同，总线通常可以分为_片内总线_____、_系统总线____和_____通信总线。
第二章 计算机组成原理
时钟频率的发展：
400MHZ---533MHZ---800MHZ，即将达到1066MHZ [单选]用MHz来衡量计算机的性能，它指的是计算机__________。
ACM 图灵奖
1966年由ACM（美国计算机学会）创建，该奖有计 算机界的诺贝尔奖之称。
IEEE 计算机先驱奖
1980年由IEEE-CS(美国电气与电子工程师学会-计 算机学会)创建，是世界范围内计算机科学技术领域另 一个最重要的奖项，和图灵奖是互为补充的。
计算机的诞生与发展
对计算机的诞生发展做出重大贡献的两个人：
(a) NEC SX-6/64MB巨 型计算机外形
(b) 全球气温分布与 变化趋势图
计算机的分类
大型计算机（Mainframe）
运算速度快、存储容量大、通信联网功能完善、可靠性高、安 全性好、有丰富的系统软件和应用软件的计算机， CPU 通常有 4 、 8、16、32个甚至更多处理器。
功能： 为企业或政府的数据提供集中的存储、管理和处理，作为主服务 器（企业级服务器），在信息系统中起着核心作用。
内存储器
控制器CU RAM
外部存储器－－硬盘 、软盘、光盘、磁带
外设
输入设备－－键盘、鼠标器、扫描仪 输出设备－－显示器、打印机、绘图仪 其他设备－－调制解调器
计算机的组成
台 式 机
PC机的物理组成
机箱、显示器、键盘、鼠标器等
机箱内包含:
主板、硬盘、软驱、光驱、
电源、风扇等
主板上安装
CPU、芯片组、内存条、
第二章
计算机组成原理
计算机专升本重点知识点汇总
计算机专升本重点知识点汇总计算机专升本考试是对于计算机相关专业的学生进行进一步学术提升的一种方式。
在准备考试过程中，掌握重点知识点是非常重要的。
下面将对计算机专升本考试的一些重点知识点进行汇总。
一、计算机组成原理1. 计算机的基本组成部分：中央处理器（CPU）、存储器（内存）、输入设备和输出设备。
2. CPU的结构和功能：控制单元（CU）和算术逻辑单元（ALU）。
3. 存储器的层次结构：主存储器（内存）和辅助存储器（硬盘、光盘等）。
4. 输入输出设备的种类和功能：键盘、鼠标、显示器、打印机等。
5. 计算机的工作原理：指令的执行过程和计算机的时钟周期。
二、数据结构与算法1. 数据结构的基本概念：线性结构、树形结构和图形结构。
2. 常见的数据结构：数组、链表、栈、队列、树和图。
3. 算法的分析与设计：时间复杂度和空间复杂度的计算，递归算法和迭代算法的比较。
4. 常见的算法：排序算法（冒泡排序、插入排序、快速排序等）、查找算法（顺序查找、二分查找等）。
三、操作系统1. 操作系统的基本概念和功能：进程管理、内存管理、文件管理和设备管理。
2. 进程管理：进程的创建、调度和撤销，进程间的通信与同步。
3. 内存管理：内存的分配与回收，虚拟内存的管理。
4. 文件管理：文件的组织和存储，文件的访问和保护。
5. 设备管理：设备的分配与释放，设备的驱动程序和中断处理。
四、数据库原理与应用1. 数据库的基本概念和结构：数据模型、数据模式、数据实例。
2. 数据库管理系统（DBMS）的功能和特点。
3. 关系数据库的基本操作：关系代数运算（投影、选择、并、差等）。
4. 数据库的设计与规范化：关系模型的规范化理论和方法。
5. SQL语言的基本操作：基本查询、嵌套查询、连接查询等。
五、网络技术与应用1. 计算机网络的基本概念和分类：局域网、广域网和互联网。
2. TCP/IP协议族的基本功能和特点。
3. IP地址的分类和子网划分。
(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。
计算机组成原理考点总结终结版
内部资料,转载请注明出处,谢谢合作;一、计算机系统概述（一）计算机发展历程了解知识点一：第一台计算机 ENIAC知识点二：冯诺依曼VanNeumann首次提出存储程序的概念,将数据和程序一起放在存储器中,使得编程更加方便;50多年来,虽然对冯诺依曼机进行了很多改革,但结构变化不大,仍然称为冯诺依曼机;知识点三：一般把计算机的发展分为四个阶段：第一代1946-50‘s后期：电子管计算机时代；第二代50‘s中期-60’s后期：晶体管计算机时代；第三代60‘s中期-70’s前期：集成电路计算机时代；第四代70‘s初-：大规模集成电路计算机时代;知识点四：冯·诺依曼计算机的特点冯·诺依曼体系计算机的核心思想是“存储程序”的概念;它的特点如下：1 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成；2 指令和数据都用二进制代码表示；3 指令和数据都以同等地位存放于存储器内,并可按地址寻访；4 指令是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所在存储器中的位置；5 指令在存储器内是顺序存放的；6 机器以运算器为核心,输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器;（二）计算机系统层次结构了解计算机系统的层次结构,通常可有五个以上的层次,在每一个层次上都能进行程序设计;由下自上可排序为：第一级微程序机器级,微指令由机器直接执行,第二级传统机器级,用微程序解释机器指令,第三级操作系统级,一般用机器语言程序解释作业控制语句,第四级汇编语言机器级,这一级由汇编程序支持和执行,第五级高级语言机器级,采用高级语言,由各种高级语言编译程序支持和执行;还可以有第六级应用语言机器级,采用各种面向问题的应用语言;1.计算机硬件的基本组成图中实线为控制线,虚线为反馈线,双线为数据线;图中各部件的功能是：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,常见的有键盘、鼠标等；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如打印机输出、显示器输出等;计算机的五大部件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,这两大部件往往制作在同一芯片上,因此,通常将他们合起来统称为中央处理器,简称CPU;把输入设备与输出设备简称为I/O 设备;因此,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MM;CPU与MM合起来称为主机,I/O设备叫作外设;存储器分为主存储器MM和辅助存储器;主存可直接与CPU交换信息,辅存又叫外存;2.计算机软件的分类计算机的软件通常又分为两大类：系统软件和应用软件;系统软件又称为系统程序,主要用来管理整个计算机系统,监视服务,使系统资源得到合理调度,确保高效运行;它包括：标准程序库、语言处理程序、操作系统、服务性程序、数据库管理系统、网络软件等等;应用软件又称为应用程序,它是用户根据任务所编制的各种程序;3.计算机的工作过程1．运算器运算器包括三个寄存器和一个算逻单元ALU;其中ACC为累加器,MQ为乘商寄存器,X为操作数寄存器;这三个寄存器在完成不同运算时,所存放在操作数类别也各不相同;2．存储器主存储器包括存储体、各种逻辑部件及控制电路等;主存的工作方式就是按存储单元的地址号来实现对存储字各位的存写入、取读出;这种存取方式叫做按地址存取,也即按地址访问存储器简称访存;为了能实现按地址访问的方式,主存中还必须配置两个寄存器MAR和MDR;MAR是存储器地址寄存器,用来存放欲访问的存储单元的地址,其位数对应存储单元的个数;MDR是存储器数据寄存器,用来存放从存储体某单元取出的代码或者准备往某存储单元存入的代码,其位数与存储字长相等;要想完整地完成一个取或存操作;3．控制器控制器是计算机组成的神经中枢,由它指挥全机各部件自动、协调地工作;具体而言,它首先要命令存储器读出一条指令,这叫取指过程;接着对这条指令进行分析,指出该指令要完成什么样的操作,并按寻址特征指明操作数的地址,这叫分析指令过程;最后根据操作数所在的地址,取出操作数并完成某种操作,这叫作执行过程;以上就是通常所说的完成一条指令操作的取指、分析和执行三阶段; 控制器由程序计数器PC,指令寄存器IR以及控制单元CU几部分组成;PC 用来存放当前欲执行指令的地址, 它与主存的MAR之间有一条直接通路,且具有自动加1的功能, 即可自动形成下一条指令的地址;IR用来存放当前的指令, IR 的内容来自主存的MDR;IR中的操作码送到CU,用来分析指令；其地址码作为操作数的地址送至存储器的MAR; CU用来分析当前指令所需完成的操作,并发出各种微操作命令序列,用以控制所有被控对象;4．I/OI/O子系统包括各种外部设备及相应的接口;每一种设备都是由I/O接口与主机联系的,它接受CU发出的各种控制命令完成相应的操作;计算机的解题过程如下：首先把构成程序的有序指令和数据,通过键盘输入到主存单元中,并置PC的初值为0即令程序的首地址为0;启动机器后,计算机便自动按存储器中所存放的指令顺序,有序地逐条完成取指令、分析指令和执行指令,直至执行到程序的最后一条指令为止;（三）计算机性能指标1. 吞吐量、响应时间1 吞吐量：单位时间内的数据输出数量;2 响应时间：从事件开始到事件结束的时间,也称执行时间;2. CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间1 CPU时钟周期：机器主频的倒数,Tc2主频：CPU工作主时钟的频率,机器主频Rc3CPI：执行一条指令所需要的平均时钟周期4CPU执行时间：T CPU=In×CPI×T CIn执行程序中指令的总数CPI执行每条指令所需的平均时钟周期数T C时钟周期时间的长度3. MIPS、MFLOPS1MIPS：MIPSMillion Instructions Per SecondMIPS = In/Te×106= In/In×CPI×Tc×106= Rc/CPI×106Te：执行该程序的总时间In：执行该程序的总指令数Rc：时钟周期Tc的到数MIPS只适合评价标量机,不适合评价向量机;标量机执行一条指令,得到一个运行结果;而向量机执行一条指令,可以得到多个运算结果;2 MFLOPS：MFLOPSMillion Floating Point Operations Per SecondMFLOPS=Ifn/Te×106Ifn：程序中浮点数的运算次数MFLOPS测量单位比较适合于衡量向量机的性能;一般而言,同一程序运行在不同的计算机上时往往会执行不同数量的指令数,但所执行的浮点数个数常常是相同的;二、数据的表示和运算（一）数制与编码1.进位计数制及其相互转换2.真值和机器数3.BCD码4.字符与字符串5.校验码（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的功能和机构三、存储器层次机构cache-主存-外存的层次结构、cache的三种不同映象方式、主存芯片的子扩展和位扩展方案设计以及续存相关地址转换的内容是重点（一）存储器的分类1．按存储介质分1半导体存储器;存储元件由半导体器件组成的叫半导体存储器;其优点是体积小、功耗低、存取时间短;其缺点是当电源消失时,所存信息也随即丢失,是一种易失性存储器;2磁表面存储器;按载磁体形状的不同,可分为磁盘、磁带和磁鼓;现代计算机已很少采用磁鼓;由于用具有矩形磁滞回线特性的材料作磁表面物质,它们按其剩磁状态的不同而区分“0”或“1”,而且剩磁状态不会轻易丢失,故这类存储器具有非易失性的特点;3 磁芯存储器不用了4光盘存储器;光盘存储器是应用激光在记录介质磁光材料上进行读写的存储器,具有非易失性的特点;光盘记录密度高、耐用性好、可靠性高和可互换性强等; 2．按存取方式分类按存取方式可把存储器分为随机存储器、只读存储器、顺序存储器和直接存取存储器四类;1随机存储器RAMRandom Access Memory;RAM是一种可读写存储器, 其特点是存储器的任何一个存储单元的内容都可以随机存取,而且存取时间与存储单元的物理位置无关;计算机系统中的主存都采用这种随机存储器;由于存储信息原理的不同, RAM又分为静态RAM 以触发器原理寄存信息和动态RAM以电容充放电原理寄存信息;2只读存储器ROMRead only Memory;只读存储器是能对其存储的内容读出,而不能对其重新写入的存储器;这种存储器一旦存入了原始信息后,在程序执行过程中,只能将内部信息读出,而不能随意重新写入新的信息去改变原始信息;因此,通常用它存放固定不变的程序、常数以及汉字字库,甚至用于操作系统的固化;它与随机存储器可共同作为主存的一部分,统一构成主存的地址域;只读存储器分为掩膜型只读存储器MROMMasked ROM、可编程只读存储器PROMProgrammable ROM、可擦除可编程只读存储器EPROMErasable Programmable ROM、用电可擦除可编程的只读存储器EEPROMElectrically Erasable Programmable ROM;以及近年来出现了的快擦型存储器Flash Memory,它具有EEPROM的特点,而速度比EEPROM快得多;3串行访问存储器;如果对存储单元进行读写操作时,需按其物理位置的先后顺序寻找地址,则这种存储器叫做串行访问存储器;显然这种存储器由于信息所在位置不同,使得读写时间均不相同;如磁带存储器,不论信息处在哪个位置,读写时必须从其介质的始端开始按顺序寻找,故这类串行访问的存储器又叫顺序存取存储器;还有一种属于部分串行访问的存储器,如磁盘;在对磁盘读写时,首先直接指出该存储器中的某个小区域磁道,然后再顺序寻访,直至找到位置;故其前段是直接访问,后段是串行访问,叫直接存取存储器;3．按在计算机中的作用分类按在计算机系统中的作用不同,存储器又可分为主存储器、辅助存储器、缓冲存储器;（二）存储器的层次化结构主要是为了解决速度匹配问题存储器有3个重要的指标：速度、容量和每位价格,一般来说,速度越快,位价越高；容量越大,位价越低,容量大,速度就越低;上述三者的关系用下图表示：寄存器缓存主存磁盘磁带存储系统层次结构主要体现在缓存-主存-辅存这两个存储层次上,如下图所示：（三）半导体随机存取存储器1.SRAM存储器的工作原理静态RAM由于静态RAM是触发器存储信息,因此即使信息读出后,它仍保持其原状态,不需要再生;但电源掉电时,原存信息丢失,故它属易失性半导体存储器2.DRAM存储器的工作原理（四）只读存储器（五）主存储器与CPU的连接（六）双口RAM和多模块存储器（七）高速缓冲存储器Cache1.程序访问的局部2.Cache的基本工作原理3.Cache和主存之间的映射方式4.Cache中主存块的替换算法5.Cache写策略（八）虚拟存储器1.虚拟存储器的基本概念2.页式虚拟存储器3.段式虚拟存储器4.段页式虚拟存储器5.TLB快表四、指令系统（一）指令格式1.指令的基本格式2.定长操作码指令格式3.扩展操作码指令格式（二）指令的寻址方式1.有效地址的概念2.数据寻址和指令寻址3.常见寻址方式（三）CISC和RISC的基本概念五、中央处理器CPU（一）CPU的功能和基本结构（二）指令执行过程（三）数据通路的功能和基本结构（四）控制器的功能和工作原理1.硬布线控制器2.微程序控制器微程序、微指令和微命令；微指令的编码方式；微地址的形式方式; （五）指令流水线1.指令流水线的基本概念2.超标量和动态流水线的基本概念（一）总线（二）总线概述（三）总线的基本概念总线是连接计算机内部多个部件之间的信息传输线,是各部件共享的传输介质;多个部件和总线相连,在某一时刻,只允许有一个部件向总线发送信号,而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息;总线是由许多传输线或通路组成,每条线可传输一位二进制代码,如16条传输线组成的总线,可同时传输16位二进制代码;（四）总线的分类按数据传送方式：并行传输总线和串行传输总线按总线的适用范围：计算机总线,测控总线,网络通信总线按连接部件不同：重点片内总线：片内总线是指芯片内部的总线,如在CPU芯片内部, 寄存器与寄存器之间、寄存器与算术逻辑单元之间都有总线连接;系统总线：系统总线是指CPU、主存、I/O各大部件之间的信息传输线;按传输信息的不同,可分为三类：数据总线、地址总线和控制总线;数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息,它是双向传输总线,其位数与机器字长、存储字长有关;数据总线的条数称为数据总线宽度,它是衡量系统性能的一个重要参数;例子：总线宽8位,指令字长16位,CPU需要两次访主存地址总线主要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在I/O设备上的地址;它是单向传输的;地址线的位数与存储单元的个数有关,如地址线为20根,则对应的存储单元个数为220;控制总线是用来发出各种控制信号的传输线;对单一控制线来说,传输单向；对控制总线,是双向的;对CPU而言,控制信号既有输入又有输出;通信总线：这类总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统如控制仪表、移动通讯等之间的通信;（五）总线的组成及性能指标总线的组成：总线组成包括信号线、总线控制器、附属电路;信号线包括数据线、地址线和控制线总线性能指标：1总线宽度：它是指数据总线的根数, 用bit位表示,如8位、16位、32位、64位;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,通常用每秒传输信息的字节数来衡量,单位为MBps兆每秒;例如,总线频率33MHZ,总线宽度32位4B,则总线带宽334=132MBps;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：通常地址总线与数据总线在物理上是分开的两种总线;地址总线传输地址码,数据总线传输数据信息;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;这叫总线的多路复用;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;7 其他指标：如负载能力问题等;总线结构的三种形式：以CPU为中心的双总线结构：这种结构在I/O设备与主存交换信息时仍然要占用CPU,因此会影响CPU的工作效率;单总线结构：它是将CPU、主存、I/O设备都挂在一组总线上,允许I/O之间、I/O与主存之间直接交换信息;因为只有一组总线,当某一时刻各部件都要占用时,就会出现争夺现象;双总线结构的特点是将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来,形成主存总线与I/O总线分开的结构;三总线结构中, 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之间传递信息；DMA总线用于高速外设磁盘、磁带等与主存之间直接交换信息;在三总线结构中,任一时刻只能使用一种总线;（六）总线仲裁总线控制总线控制主要包括判优控制和通信控制;总线判优控制可分集中式和分布式两种,前者将控制逻辑集中在一处如在CPU中,后者将控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上;集中仲裁方式常见的集中控制有三种优先权仲裁方式：1．链式查询菊花链图中控制总线中有三根线用于总线控制BS总线忙；BR总线请求、BG总线同意,其中总线同意信号BG是串行地从一个I/O接口送到下一个I/O接口;如果BG到达的接口有总线请求,BG信号就不再往下传;意味着该接口获得了总线使用权,并建立总线忙BS信号,表示它占用了总线;这种方式的特点是：只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制,并且很容易扩充设备,但对电路故障很敏感;2．计数器定时查询计数器定时查询方式如下图所示;它与链式查询方式相比,多了一组设备地址线,少了一根总线同意线BG;总线控制部件接到由BR 送来的总线请求信号后,在总线未被使用BS＝0的情况下,由计数器开始计数,向各设备发出一组地址信号;当某个有总线请求的设备地址与计数值一致时,便获得总线使用权,此时终止计数查询;这种方式的特点是：计数可以从“0”开始,此时设备的优先次序是固定的；计数也可以从终止点开始,即是一种循环方法,此外,对电路故障不如链式查询方式敏感,但增加了主控制线设备地址数,控制也较复杂;3．独立请求方式独立请求方式如下图所示;由图可见,每一设备均有一对总线请求线BRi和总线同意线BGi;当设备要求使用总线时,便发出该设备的请求信号;总线控制部件中有一排队电路,可根据优先次序确定响应哪一设备的请求;这种方式的特点是：响应速度快,优先次序控制灵活通过程序改变,但控制线数量多,总线控制更复杂;总线通信控制没要求分布仲裁方式同集中式仲裁相比,分布式仲裁不需要中央仲裁器,而是让各个主设备功能模块都有自己的仲裁号和仲裁电路;需要使用总线时,各个设备的功能模块将自己唯一的仲裁号发送到共享的总线上,各自的仲裁电路再将从仲裁总线上获得的仲裁号和自己的仲裁号相对比,获胜的仲裁号将保留在仲裁总线上,相应设备的总线请求获得响应;分布式仲裁不需要中央仲裁器,每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器;当它们有总线请求时,把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上,每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较;如果仲裁总线上的号大,则它的总线请求不予响应,并撤消它的仲裁号;最后,获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上;显然,分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础（七）总线操作和定时总线操作目前在总线上的操作主要有以下几种：1读和写读是将从设备如存储器中的数据读出并经总线传输到主设备如CPU；写是主设备到从设备的数据传输过程;2块传送主设备给出要传输的数据块的起始地址后,就可以利用总线对固定长度的数据一个接一个的读出或写入;3写后读或读后写主设备给出地址一次,就可以进行先写后读或者先读后写操作,先读后写往往用于校验数据的正确性,先写后读往往用于多道程序的对共享存储资源的保护;4广播和广集主设备同时向多个从设备传输数据的操作模式称为广播;广集操作和广播操作正好相反,它将从多个从设备的数据在总线上完成AND或OR操作,常用于检测多个中断源;定时：事件出现在总线上的时序关系;1、同步定时在同步定时协议中,事件出现在总线上的时刻由总线时钟信号来确定;所以包含始终信号线由于采用了公共时钟,每个功能模块什么时候发送或接收信息都由统一时钟规定,因此,同步定时具有较高的传输频率;同步定时适用于总线长度较短、各功能模块存取时间比较接近的情况;2．异步定时在异步定时协议中,后一事件出现在总线上的时刻取决于前一事件的出现,即建立在应答式或互锁机制基础上;在这种系统中,不需要统一的共公时钟信号;总线周期的长度是可变的;（八）总线标准六、输入输出I/O系统（一）I/O系统基本概念（二）外部设备1.输入设备：键盘、鼠标2.输出设备：显示器、打印机3.外存储器：硬盘存储器、磁盘阵列、光盘存储器（三）I/O接口I/O控制器1.I/O接口的功能和基本结构2.I/O端口及其编址（四）I/O方式1.程序查询方式2.程序中断方式中断的基本概念；中断响应过程；中断处理过程；多重中断和中断屏蔽的概念;3.DMA方式DMA控制器的组成；DMA传送过程;4.通道方式七、计算机系统概述（四）计算机发展历程（五）计算机系统层次结构4.计算机硬件的基本组成5.计算机软件的分类6.计算机的工作过程（六）计算机性能指标吞吐量、响应时间；CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间；MIPS、MFLOPS;八、数据的表示和运算（五）数制与编码6.进位计数制及其相互转换7.真值和机器数8.BCD码9.字符与字符串10.校验码（六）定点数的表示和运算3.定点数的表示无符号数的表示；有符号数的表示;4.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;（七）浮点数的表示和运算3.浮点数的表示浮点数的表示范围；IEEE754标准4.浮点数的加/减运算（八）算术逻辑单元ALU3.串行加法器和并行加法器4.算术逻辑单元ALU的功能和机构九、存储器层次机构（九）存储器的分类（十）存储器的层次化结构（十一）半导体随机存取存储器3.SRAM存储器的工作原理4.DRAM存储器的工作原理（十二）只读存储器（十三）主存储器与CPU的连接（十四）双口RAM和多模块存储器（十五）高速缓冲存储器Cache6.程序访问的局部7.Cache的基本工作原理8.Cache和主存之间的映射方式9.Cache中主存块的替换算法10.Cache写策略（十六）虚拟存储器6.虚拟存储器的基本概念7.页式虚拟存储器8.段式虚拟存储器9.段页式虚拟存储器10.TLB快表十、指令系统（四）指令格式4.指令的基本格式5.定长操作码指令格式6.扩展操作码指令格式（五）指令的寻址方式4.有效地址的概念5.数据寻址和指令寻址6.常见寻址方式（六）CISC和RISC的基本概念十一、中央处理器CPU（六）CPU的功能和基本结构（七）指令执行过程（八）数据通路的功能和基本结构（九）控制器的功能和工作原理3.硬布线控制器4.微程序控制器微程序、微指令和微命令；微指令的编码方式；微地址的形式方式;（十）指令流水线3.指令流水线的基本概念4.超标量和动态流水线的基本概念十二、总线（九）总线概述1.总线的基本概念2.总线的分类3.总线的组成及性能指标（十）总线仲裁1.集中仲裁方式2.分布仲裁方式（十一）总线操作和定时1.同步定时方式。
第二章 计算机组成原理知识点
第二章计算机组成原理2.1计算机的组成与分类2.1.1计算机的发展与作用作用：①速度快，通用性强②具有多种多样的信息处理能力，不仅能进行复杂的数学运算，而且能对图像，文字和声音等多种形式的信息进行获取，编辑，转换，存储，展现等处理③信息存储容量大，存取速度高④具有互联，互通和互操作的特性，计算机网络不仅能进行信息的交流与共享，还可借助网络上的其他计算机协同完成复杂的信息处理任务。
2.1.2 计算机的逻辑组成计算机系统由硬件和软件两部分组成。
硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称。
软件是指计算机中运行的各种程序及其处理的数据和相关的文档。
CPU，内存存储器，总线等构成计算机的“主机”输入/输出设备和外存储器称为“外设”承担系统软件和应用软件运行任务的处理器称为“中央处理器”使用多个CPU实现超高速计算的技术称为“并行处理”总线是用于在CPU，内存，外存和各种输入输出设备之间传输信息并协调它们工作的一种部件（含传输线和控制电路）计算机系统中的I/O设备一般都通过I/O接口与各自的控制器连接，然后由控制器与I/O总线相连2.1.3计算机的分类巨型机，大型机，服务器，个人计算机，嵌入式计算机微处理器（µP或MP），通常指使用单片大规模集成电路制成的，具有运算和控制功能的部件SOC：单个集成电路芯片中包含微处理器，存储器，输入/输出控制与接口电路，电子系统模拟电路，数字/模拟混合电路和无线通信使用的射频电路2.2 CPU的结构与原理2.2.1 CPU的作用与组成匈牙利数学家冯·诺依曼的“存储程序控制”原理CPU的根本任务是执行指令CPU的组成：寄存器组（用来临时存放参加运算的数据和运算得到的中间结果），运算器：也称算术逻辑部件（ALU），控制器：指令计数器（用来存放CPU正在执行的指令的地址）和指令寄存器（用来保存当前正在执行的指令）2.2.2 指令与指令系统指令是构成程序对的基本单位，采用二进制表示，指令由操作码和操作数地址组成，CPU所能执行的全部指令称为指令系统2.2.3 CPU的性能指标字长，主频，CPU总线速度，高速缓存的容量与结构，指令系统，逻辑结构，内核个数 TFLOPS（万亿条浮点指令/秒）MIPS（百万条定点指令/秒），MFLOPS（百万条浮点指令/秒）2.3 PC主机的组成2.3.1 主板，芯片组与BIOSCPU芯片和内存条分别通过主板上的CPU插座和存储器插槽安装在主板上，PC机常用外围设备通过扩充卡或I/O接口与主板相连，扩充卡借助卡上的印刷插头插在主板上的PCI总线插槽中主板上还有两块特别有用的集成电路：一块是闪烁存储我，其中存放的是BIOS，它是PC机软件中最基础的部分，没有它机器就无法启动，另一个集成电路芯片是CMOS存储器，其中存放者与计算机系统相关的一些参数（称为配置信息），包括当前的日期和时间，开机口令，已安装的光驱和硬盘的个数及类型等，CMOS 芯片是一种易失性存储器，它由主板上的电池供电，即使计算机关机后它也不会丢失所存储的信息芯片组由北桥芯片（MCH）和南桥芯片（ICH）组成，CPU时钟信号由芯片组提供芯片组还决定了主板上所能安装的内存最大容量，速度及可使用的内存条的类型每次机器加电时，CPU首先执行BIOS程序，它具有诊断计算机故障和加载操作系统并启动其运行的功能BIOS:加电自检程序，引导装入程序，CMOS设置程序，基本外围设备的驱动程序内存储器由称为存储器芯片的半导体集成电路组成，RAM目前多采用MOS型半导体集成电路芯片制成DRAM:电路简单，集成度高，功耗小，成本低SRAM:电路复杂，集成度低，功耗大，成本高每个存储单元都有一个地址，CPU按地址对存储器进行访问存储器的存取时间指的是从CPU给出存储器地址开始到存储器读出数据并送回到CPU所需要的时间解决主存速度慢的方法是：①采用cache存储器②改进存储器芯片的电路与工艺，并对DRAM的存储控制技术进行改进2.3.3 I/O总线与I/O接口CPU芯片与北桥芯片相互连接总线称为CPU总线（前端总线FSB），I/O设备控制器与CPU，存储器之间相互交换信息，传输数据的一组公用信号线称为I/O总线，总线上有三类信号：数据信号，地址信号和控制信号总线带宽（MB/S）=(数据线宽度/8)X总线工作频率（MHZ）X每个总线周期的传输次数PCI-E是PC机I/O总线的一种新标准，采用高速串行传输USB电源（5V,100mA～500Ma） USB3.0的电流是1A2.4常用输入设备扫描仪的性能指标：①扫描仪的光学分辨率：普通家用扫描仪分辨率在1600～3200dpi②色彩位数③扫描幅面④与主机的接口2.5 常用输出设备显示器的刷新频率越高，图像的稳定性越好，响应时间越小越好。
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。
_计算机组成原理复习讲义
第二章 计算机组成原理【知识点1】USB 的通用串行接口在使用的过程中，用户无需安装驱动程序，即插即用，但是要求操作系统是windows2000及以上的版本。
【典型考题】86．在Windows 中使用优盘不需专门安装相应的驱动程序，其他外围设备也无需安装驱动程序就可以正常工作。
【知识点2】计算机系统金字塔存储体系结构在计算机中为了解决CPU 和内存之间的速度不匹配，增加了访问速度介于两者之间的cache 存储器。
【典型考题】10．计算机系统配置高速缓冲存储器（Cache ）是为了解决_______A ．CPU 与内存储器之间速度不匹配问题B ．CPU 与辅助存储器之间速度不匹配问题C ．内存与辅助存储器之间速度不匹配问题D ．主机与外设之间速度不匹配问题84．高速缓存(cache)可以看作是主存的延伸，与主存统一编址，接受CPU 的访问，但其速度要比主存高得多。
( )85．RAM 按工作原理的不同可分为DRAM 和SRAM ．DRAM 的工作速度比SRAM 的速度慢。
( )6．下列存储器按读写速度由高到低排列，正确的是__________。
A．RAM、cache、硬盘、光盘B．cache、RAM、硬盘、光盘C．RAM、硬盘、cache、光盘D．cache、RAM、光盘、硬盘11．能够直接与外存交换数据的是__________。
A．控制器B．运算器C．键盘D．RAM83．通常情况下，高速缓存(Cache)容量越大，级数越多，CPU的执行效率越高。
【知识点3】总线的定义：用于在CPU、内存、外存和各种输入输出设备之间传输信息的一个共享的信息传输通路及其控制部件。
系统总线：处理器总线、I/O总线和存储器总线的统称。
处理器总线（CPU总线）用于连接CPU和内存的总线称为处理器总线或者前端总线（FSB）。
I/O总线（主板总线）是各类I/O设备控制器与CPU、存储器之间相互交换信息、传输数据的一组公用信号线.这些信号线与主板上扩充插槽中的各扩充板卡（I/O控制器）直接连接。
计算机组成原理(考研期末)知识点总结
计算机组成原理（考研期末）知识点总结(一)存储系统1.存储器的基本概念●分类●作用（层次）：CACHE 主存辅存●存储介质：磁半导体光●存取方式●随机存取：RAM ROM●串行访问●顺序存取：磁带●直接存取：磁盘●信息可保存性－－易失性破坏性读出非●性能指标●存储容量字●单位成本每位成本●存储速度（数据传输率主存带宽）●层次化结构●Cache－主存层次：硬件实现，解决速度不匹配问题●主存－辅存层次：硬件+操作系统实现，解决容量问题，逐渐形成虚拟存储系统2.半导体存储器●存储器芯片的基本结构●译码驱动电路(译码器：扩充容量)●存储矩阵●读写电路●地址线，数据线，片选线，读写控制线●半导体存储器RAM（易失性存储器）●SRAM：触发器存储信息，速度快成本高集成度低，用于高速缓存●DRAM：电容存储信息，需要刷新，速度慢成本低，集成度高，用于主存SDRAM●DRAM的刷新：集中刷新，分散刷新，●异步刷新●不需要CPU控制●行为单位，仅需要行地址●存储器中所有芯片同时刷新●RAM的读写周期●ROM（非易失性存储器）●特点：结构简单，位密度比RAM高，非易失性，可靠性高●类型：MROM，PROM，EPPROM，FLASH MEMORY，SSD3.存储器与CPU的协同工作（提高存储系统的工作速度）●主存与CPU的连接●字扩展●位扩展●线选法●译码片选法●译码器的使用●分析地址空间●字位同时扩展●选择存储器芯片●与CPU进行连接●双口RAM和多模块存储器●多模块存储器●单体多字●多体并行●低位交叉编址●高位交叉编址●双端口RAM●高速缓冲存储器●CACHE局部性原理和性能分析●局部性原理●空间局部性●时间局部性●性能分析●命中率和失效率●CACHE----主存体系的平均访问时间●CACHE工作原理●地址映射方式●全相联●直接相联●组相联●替换算法●RAND随机●FIFO先入先出●LRU最近最少使用●LFU最不经常使用●写策略●命中●全写法●写回法●不命中●写分配法●非写分配法●虚拟存储器（主存和辅存共同构成）（增加存储系统的容量）●基本概念：虚地址（逻辑地址）映射到实地址（物理地址）●解决问题：进程并发问题和内存不够用问题●类型●页式●段式●段页式●虚实地址转换（提高速度）●快表TLB●慢表Page(二)指令系统1.指令格式●操作码和地址码组成一条指令●操作码●定长操作码和扩展操作码●操作码类型2.指令寻址方式●指令寻址（通过PC）●顺序寻址●跳跃寻址●数据寻址●隐含寻址●立即寻址：给寄存器赋初值●直接寻址●间接寻址：扩大寻址范围，便于编制程序●寄存器寻址：指令执行速度更快●寄存器间接寻址●偏移寻址（各寄存器内容+形式地址）：基址寻址，变址寻址（处理数组，编制循环程序），相对寻址●堆栈寻址3.CISC和RISC●CISC复杂指令系统计算机（用微程序控制器）●更多更复杂，一般为微程序控制，用于计算机系统●RISC精简指令系统计算机（用硬布线控制器）●指令数目少，字长固定，寻址方式少，寄存器数量多，一般为组合逻辑控制，用于手机(三)中央处理器1.CPU的功能和基本结构●CPU的功能：指令控制，操作控制，时间控制，数据加工，中断处理●运算器●功能：对数据进行加工●基本结构：●算术逻辑单元ALU●暂存寄存器●通用寄存器组●累加寄存器ACC●程序状态字寄存器PSW●移位器，计数器●控制器●功能：取指令，分析指令，执行指令●控制器的基本结构●程序计数器PC●指令寄存器IR●指令译码器，时序系统，微操作信号发生器●存储器地址寄存器MAR●存储器数据寄存器MDR●数据通路的基本结构●专用通路●内部总线2.指令执行过程●指令周期●构成：机器周期、CPU周期——CPU时钟周期、节拍●类型：取指周期，间址周期，执行周期，中短周期●标志触发器FE,IND,EX,INT：区别工作周期●数据流●取指周期：根据PC取出指令代码存放在IR●间址周期：根据IR中指令地址码取出操作数的有效地址●执行周期：根据指令字的操作码和操作数进行相应操作●中断周期：保存断点，送中断向量，处理中断请求●执行方案●单指令周期：串行，指令相同执行时间●多指令周期：串行，指令不同执行时间●流水线方案：隔一段时间启动一条指令，多条指令处于不同阶段，同事并行处理3.数据通路的功能和基本结构（连接路径）●CPU内部总线●单总线●多总线●专用数据通路：多路选择器和三态门●了解各阶段微操作序列和控制信号4.控制器的功能和工作原理●控制器的结构和功能●计算机硬件系统连接关系●控制器的功能：取指令，分析指令，执行指令●控制器的输入和输出●硬布线控制器●硬布线控制单元图：组合逻辑电路+触发器●设计步骤（了解）●分析每个阶段的微操作序列●选择CPU的控制方式●安排微操作序列●电路设计●微程序控制器●基本结构●微地址形成部件●微地址寄存器CMAR●控制存储器CM●微指令寄存器CMDR●微指令的格式●水平型：并行操作●字段直接编码方式●直接编码方式●字段间接编码方式●垂直型：类似机器指令●微指令的地址形成方式●下地址字段指出：断定方式●根据机器指令的操作码形成●基本概念●微命令和微操作●微指令和微周期●主存储器和控制存储器●程序和微程序●寄存器：MAR和CMAR，IR和CMDR●硬布线和微程序的比较（微操作控制信号的实现形式）5.指令流水线●指令流水线的概念●指令执行过程划分为不同阶段，占用不同的资源，就能使多条指令同时执行●表示方法●指令流程图：分析影响流水线的因素●时空图：分析性能●性能指标●吞吐率TP●加速比S●效率E●影响流水线的因素●结构相关（资源冲突）●数据相关（数据冲突）●控制相关（控制冲突）●流水线的分类●按使用级别：部件功能级，处理机级，处理机间●按完成功能：单功能，多功能●按连接方式：动态，静态●按有无反馈信号：线性，非线性●多发技术●超标量流水线技术●超流水线技术●超长指令字技术(四)总线1.总线概念和分类●定义：一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路●分类●按数据传输格式●串行，并行●按功能●片内总线●系统总线●数据总线，地址总线，控制总线●通信总线●按时序控制方式●同步，异步●总线结构●单总线结构——系统总线●双总线结构（通道）●主存总线●IO总线●三总线结构●主存总线●IO总线●DMA总线2.总线的性能指标●总线传输周期（总线周期）●总线带宽●总线宽度（位宽）●总线复用：一种信号线传输不同信息3.总线仲裁●集中仲裁方式●链式查询方式●计数器定时查询方式●独立请求方式●分布仲裁方式4.总线操作和定时●总线传输的四个阶段●申请分配阶段●传输请求●总线仲裁●寻址阶段●传输阶段●结束阶段●定时●同步定时方式（同步通信）●异步定时方式（异步通信）●不互锁●半互锁●全互锁●半同步通信●分离式通信5.总线标准(五)IO系统1.IO系统基本概念●演变过程●早期：分散连接，CUP与IO串行，程序查询方式●接口模块和DMA阶段：总线连接，cpu与io并行，中断方式及DMA方式●具有IO通信结构的阶段●具有IO处理机的阶段●IO系统的基本组成●IO软件——IO指令和通道指令●IO硬件——外设，设备控制器和接口，IO总线等●IO方式简介●程序查询方式：IO与CPU串行，CPU有“踏步等待”现象（由程序控制）●程序中断方式：IO准备数据时CPU继续工作，在指令执行结束时响应中断（由程序控制）●DMA方式：主存与IO交换信息时由DMA控制器控制，在存取周期结束时响应DMA请求（由硬件控制）●通道方式：通过IO指令启动通道，通道程序放在主存中（由硬件控制）2.外部设备●输入设备——键盘，鼠标●输出设备●显示器●分类●阴极射线管（CRT）●液晶（LCD）●发光二极管（LED）●参数●屏幕大小，分辨率，灰度级，刷新频率●显示存储器（VRAM）●容量=分辨率*灰度级位数●带宽=容量*帧频●打印机●外存储器●磁盘存储器●组成●存储区域：磁头，柱面，扇区●硬盘存储器：磁盘驱动器，磁盘控制器，盘片●工作过程：寻址，读盘，写盘对应的控制字，串行读写●性能指标●容量●记录密度●平均存取时间●数据传输率●磁盘阵列RAID——利用磁盘廉价的特点提高存储性能，可靠性和安全性●光盘存储器●固态硬盘SSD——采用FLASH Memory记录数据3.IO接口●主要功能●设备选址功能：地址译码和设备选择●传送命令●传送数据：实现数据缓冲和格式转换●反应IO设备的工作状态●基本结构●设备选择电路，命令寄存器和命令译码器，数据缓冲寄存器DBR，设备状态标记，控制逻辑电路●内部接口和外部接口●编址●统一编址——与存储器共用地址，用访存命令访问IO设备●独立编址：单独使用一套地址，有专门的IO指令●分类●数据传送方式：并行接口，串行接口●主机访问IO设备的控制方式●程序查询接口●中断接口●DMA接口●功能选择的灵活性●可编程接口●不可编程接口4.IO方式●程序查询方式：CPU与IO串行工作，鼠标，键盘●程序中断方式●中断系统●中断的基本概念●工作流程●中断请求●分类●中断请求标记触发器INTR●中断响应●中断响应的条件●中断判优●软件：查询程序●硬件：排队器●优先级的设置●中断处理●中断隐指令●关中断●保存断点PC●引出中断服务程序●中断服务程序●单重中断与多重中断●中断服务程序的具体步骤●中断屏蔽技术●屏蔽字●程序执行轨迹●程序中断方式●工作流程●CPU占用情况●中断响应（隐指令）●中断服务程序●DMA方式●DMA控制器●组成●主存地址计数器：存放要交换数据的主存地址●传送长度计数器：记录传送数据的长度●数据缓冲寄存器：暂存每次传送的数据●DMA请求触发器：设备准备好数据后将其置位●控制/状态逻辑：由控制和时序电路及状态标志组成●中断机构：数据传送完毕后触发中断机构，提出中断请求●主要功能●传送前：接受外设的DMA请求，向CPU发出总线请求，接管总线控制权●传送时：管理总线，控制数据传送，确定主存单元地址及长度，能自动修改对应参数●传送后: 向CPU报告DMA操作的结束●传送过程●预处理：CPU完成寄存器初值设置等准备工作●数据传送：CPU继续执行主程序，DMA控制器完成数据传送●后处理：CPU执行中断服务程序做DMA结束处理。
计算机组成原理 唐朔飞 按知识点教材目录整理(含页码)
P7计算机的多级层次P8冯诺依曼计算机的特点、五大部件P10计算机的工作步骤P13主存储器、运算器、控制器、I/OP17计算机的硬件技术指标（机器字长、存储容量、运算速度）第二章计算机的发展及应用——见课本目录第三章系统总线P43总线的分类（片内总线、系统总线（三总线结构——数据地址控制）、通信总线）P45总线特性（机械特性、电气特性、功能特性、时间特性）P46总线性能指标（总线宽度、总线带宽、时钟同步/异步、总线复用、信号线数、总线控制方式等其他指标）P47总线标准（ISA、EISA、VESA(VL-BUS)、PCI、AGP、RS-232C、USB）P52总线结构（单总线结构、多总线结构---示意图，如单总线、双总线、三总线结构）P57总线判优控制（集中式（链式查询、计数器定时查询、独立请求方式）+ 分布式）P59总线通信控制（总线周期四个阶段；四种方式：同步、异步、半同步、分离式通信）第四章存储器P68存储器分类（按存储介质、存取方式、在计算机中的作用分类，以及RAM、ROM）P70存储器的层次结构（缓存-主存层次、主存-辅存层次，以及P71虚拟存储系统）P72主存储器P73主存中存储单元地址的分配P73主存的技术指标（存储容量、存储速度、存储器带宽）P74半导体存储芯片（基本结构、译码驱动方式（线选法和重合法））P76随机存取存储器P76静态RAM（基本单元电路、芯片举例、读写时序）P80动态RAM（基本单元电路、芯片举例、读写时序）P86动态RAM的刷新（集中刷新、分散刷新、异步刷新）P87动态RAM和静态RAM的比较P88 只读存储器（MOS、TTL——掩模ROM、PROM、EPROM）P91 存储器与CPU的连接P91存储容量的扩展（位、字扩展）P93存储器与CPU的连接（P95例4.2、P97例4.3）P100汉明码（偶校验、奇校验）P103提高访存速度的措施（单体多字系统、多体并行系统）P107高性能存储芯片（SDRAM、RDRAM、带Cache的DRAM(CDRAM)）P109高速缓冲存储器（问题的提出、Cache工作原理）P111 Cache命中率、效率、平均访问时间计算（例4.7）P112 Cache的基本结构（Cache存储体、地址映射变换机构、Cache替换机构）P114 Cache的改进（单一缓存和二级缓存、统一缓存和分立缓存）P117 Cache——主存地址映射（直接映射、全相联映射、组相联映射+ 例题）P123替换策略（先进先出（FIFO）算法、近期最少使用（LRU）算法、随机法）P123辅助存储器（硬磁盘、软磁盘、磁带、光盘存储器——见课本目录）P124硬盘容量计算（格式化、非格式化）P144循环冗余校验码（CRC码）P156概述（发展概况、组成、I/O设备与主机联系方式、与主机信息传送的控制方式）组成（I/O软件（I/O指令、通道指令）、I/O硬件）I/O设备与主机联系方式（I/O设备编址方式、设备寻址、传送方式、联络方式）与主机信息传送的控制方式（程序查询方式、程序中断方式、DMA方式）P166 I/O设备（输入设备、输出设备）输入设备（P168-171键盘、鼠标、触摸屏、光笔、画笔与图形板、图像输入设备）输出设备（P171显示设备、P177打印设备）P182其他I/O设备（终端设备、A/D与D/A转换器、汉字处理设备）P184多媒体技术P190程序查询方式、P194程序中断方式、P202 DMA方式——见课本目录第六章计算机的运算方法P220原码表示法、P221补码表示法、P224反码表示法、P225移码表示法P228数的定点表示（格式、范围）、P229浮点表示（形式、范围、规格化）、比较P234定点运算（移位、加、减、乘、除）P234移位运算、P237加减法、P243乘法（Booth）、P258除法（加减交替法）P269浮点四则运算（P269浮点加减运算、P274浮点乘除法运算、P280硬件配置）P280算术逻辑单元（ALU电路、快速进位链）第七章指令系统P300机器指令（指令格式、指令字长）、P304操作数类型及操作类型（数据存放方式）P310寻址方式P320指令格式举例、P326 RISC技术（P330主要特点、P333与CISC比较）第八章CPU的结构和功能P337 CPU的功能（取指令、分析指令、执行指令等）、CPU结构框图、CPU的寄存器P342指令周期（取指周期、间址周期、执行周期、中断周期；P344数据流）P345指令流水(概念、原理、P348影响流水线性能的因素)P353流水线性能(计算吞吐率、加速比、效率)P355多发技术(超标量、超流水线、超长指令字)、流水线结构P358中断系统(概述、P360中断请求标(INTR)记和中断判优逻辑(硬件排队、软件排队)P361中断服务程序入口地址的寻找(硬件向量法、软件查询法)P362中断响应(响应中断的条件、时间,中断隐指令)P364保护现场和恢复现场、P365中断屏蔽技术)第九章控制单元的功能P375微操作命令的分析(取指周期、间址周期、执行周期(非访存、访存、转移类指令)、中断周期)P379控制单元的功能P379控制单元的外特性(输入信号、输出信号)P380控制信号举例(不采用、采用CPU内部总线的方式)P386多级时序系统(机器周期、时钟周期(节拍、状态) 、多级时序系统)P387控制方式(同步控制方式、异步控制方式、联合控制方式、人工控制方式)第十章控制单元的设计P396微操作的节拍安排、P407微指令的编码方式、P409微指令序列地址的形成、P411微指令格式(水平型、垂直型)、P413静态微程序设计和动态微程序设计、毫微程序设计。
计算机基础重要知识点
计算机基础重要知识点计算机是现代科技发展的核心产物，而计算机基础知识则是学习计算机科学的重要起点。
本文将介绍基本的计算机组成原理、操作系统、算法、数据结构等知识点，帮助读者深入了解计算机的本质机制以及如何运用计算机。
一、计算机组成原理计算机是由硬件和软件两部分构成的，硬件是指计算机的物理组成部分，涵盖了计算机处理器、内存、硬盘、输入和输出设备等，而软件是指安装在硬件上的一系列程序，可以理解为计算机的“大脑”。
CPU是计算机的核心部件，负责处理计算机接收的各种数据和指令。
它分为控制单元和算术逻辑单元两个部分。
控制单元负责指挥计算机执行任务，而算术逻辑单元则负责实际执行运算操作。
内存是计算机存储数据的地方，在计算机运行时会被读取和写入数据。
硬盘则是计算机的永久存储库，可以保存大量的数据和文件。
在计算机中，输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等，输出设备则包括显示器、打印机、音频设备等。
二、操作系统操作系统是计算机系统的核心，控制着所有硬件和软件的运行。
操作系统有着多个重要的功能。
首先，它负责管理计算机的资源，比如CPU的利用率和内存的使用。
其次，它提供了各种系统服务，如文件管理、进程管理、网络管理等。
最后，它也提供了用户界面，为用户提供方便的操作方式。
常见的操作系统包括Windows、Mac OS X、Linux等。
其中，Linux是一种常用的开源操作系统，被广泛应用于企业服务器和云计算等领域。
三、算法算法是解决问题的一种有效方式，也是计算机科学的重要分支。
算法可以描述为一系列解决问题的步骤和规则，它们可以被用于搜索、排序、推理和其它许多任务。
在实际应用中，什么样的算法才是最优的，往往需要根据实际情况进行评估。
例如，时间复杂度是一种用于描述计算量的度量，可以帮助程序员评估代码的效率和优化方向。
并且，算法也是数据结构的基础，数据结构反过来也可以帮助我们设计更加高效的算法。
四、数据结构数据结构是计算机中用来组织和存储数据的方式，常常是算法设计的基础与灵感来源。
02318自考计算机组成原理知识点总结
02318计算机组成原理1.指令：用0、1表示的一连串的0/1序列，是cpu完成一个特定的基本操作。
2.I/O数据传送主要有三种不同的控制方式：程序直接控制、中断控制和DMA控制3.CPI：表示执行一条指令所需的时钟周期数。
4.总线：是传输信息的通路，用于在部件之间传输信息。
cpu、主存和I/O模块通过总线互连。
5.（计算机性指标）MIPS：平均每秒钟执行多少百万（10的6次方）条指令，反映的时机器执行定点指令的速度。
6.大端方式：将数据的MSB存放在最小地址单元中，将LSB存放在最大地址单元中，此时数据的地址是MSB所在的地址。
如（IBM360/370、HP PA）7.小端方式：将MSB存放在高地址中，将LSB存放在低地址中，此时数据的地址就是LSB所在的地址。
如（intel80*86）8.程序状态寄存器（PSW）：通常每个正在运行程序的状态信息存放在一个专门的寄存器中，这个专门寄存器统称为程序状态寄存器9.中断服务程序10.I/O端口：实际上就是I/O接口中的寄存器，如数据缓冲寄存器就是数据端口，控制／状态寄存器就是控制／状态端口。
11.顺序存取存储器：是信息按顺序存放和读取，存取时间取决于信息存放位置，以记录块为单位编址（磁盘存储器）12.标志寄存器：用来存放ALU运算得到的一些标志信息。
（用于存放程序运行的一些状态和控制运行的信息的寄存器。
）13.程序计数器PC：用来存放将要执行的下一条指令的地址。
14.指令寄存器IR：用于存放从主存中读出的指令。
15.主存储器：用来存储指令和操作数。
16.存储器地址寄存器（MAR）：用于存放将要送到主存储器的主存地址17.存储器数据寄存器（MDR）：用来存放CPU与主存储器交换的数据18.算术逻辑部件：用于进行算术运算和逻辑运算19.总线宽度：总线中数据线的条数称为总线宽度。
20.微地址：微指令所在的存储单元的地址称为微地址21.机器数：将数值数据在计算机内部编码表示的数。
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课程知识点分析试题类型:单项选择2’* 10 = 20’;填空1’* 15 = 15’;简答5’* 3 = 15’;计算题6’* 5 = 30’;分析论述10’*2 = 20’;总分100’;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;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,发送给lei.z@,我在周一给大家讲解。
蓝色标记是之前考过的,应该很重要。
大题都在第四章以后---------------------------------------------------------------------第一章计算机系统概论1.1教学内容介绍(1计算机的发展与应用。
(2计算机系统的层次结构。
(3计算机的特点:快速性、通用性、准确性和逻辑性。
(4计算机的分类方法。
(5性能指标。
1.2重难点分析(1计算机系统从功能上可划分为哪些层次?各层次在计算机系统中起什么作用?(2冯.诺依曼计算机体系的基本思想是什么?(选择、填空。
指令和数据都是用二进制表示的(3按照此思想设计的计算机硬件系统应由哪些部件组成?各起什么作用?(4如:指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们?(5衡量计算机性能的主要指标- 机器字长(定义、主频、CPI、MIPS(含义、FLOPS等等第三章系统总线3.1教学内容(1总线及分类。
总线是连接各个部件的信息传输线,总线包括:片内总线、系统总线和通信总线。
(2理解总线标准的意义,看看你知道主板上的几种标准总线。
(3总线特性及性能指标: 包括机械特性、电气特性、功能特性和时间特性。
(4总线结构:单总线结构、双总线结构和三总线结构。
(5总线连接方式: 串行传送、并行传送和分时传送。
(6总线的判优控制:总线判优有两种方法:集中仲裁方式和分布仲裁方式。
集中仲裁方式的具体实现有三种:包括链式查询方式、计数定时查询方式和独立请求方式。
(7总线的通信:同步、半同步、异步等通信方式。
3.2重难点分析(1系统总线的组成。
(填空数据线、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。
(2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;理解多级总线结构的设计原则。
(3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。
集中仲裁方式包括链式查询方式、计数定时查询方式和独立请求方式。
要讲清楚他们的工作原理和总线的控制过程,并比较它们的优缺点。
(简答(4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?第四章存储器4.1教学内容(1理解存储器的分类和分级结构;(按存储介质、按照访问方式分类、按在计算机中的作用分类(2掌握主存储器的技术指标(存储容量、存储速度(存取周期和存取时间 (简答、选择、填空、存储器带宽;(3理解半导体存储器的基本组成和工作原理;(4掌握主存储器组织;(5掌握CACHE的功能、基本原理、地址映像(直接映像方式和替换策略;主存储器的功能:用来存放程序和数据的(填空4.2重难点分析(1计算机的存储层次(三级存储体系(2RAM和ROM的读写时序静态RAM (SRAM:Intel2114外特性、Intel2114 RAM矩阵、静态RAM (2114读写时序;动态RAM芯片:三管动态RAM芯片(Intel 1103读写、单管动态RAM 4116外特性、4116芯片读写原理;(3DRAM的刷新问题(为什么要刷新?各种刷新方式及比较;大题(4存储器与CPU 的连接,掌握主存储器的组织方法(位扩展、字扩展、字位同时扩展通过位并联法和地址串联法实现小容量的存储芯片构成大容量的存储空间。
注意要合理选用芯片,以及CPU 和存储器芯片之间的地址线、数据线和控制线的连接,特别是存储芯片片选逻辑的确定。
(5Cache的原理。
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Cache的结构,理解带有Cache的存储系统的读操作过程,写过程(与保持Cache 一致性的问题大题(6Cache的三种映像机制,CPU与Cache和主存的连接方式和访问方式。
不同的Cache-主存地址映象直接影响主存地址字段的分配及替换策略和命中率。
1全相联映射方式:灵活但映射函数复杂,不易实现2直接映射方式:映照简单,不需计算,快速但效率不高,易“颠簸”3组相联映射方式:组内全相联映射、组间直接映射第五章输入输出系统5.1教学内容介绍(1理解输入输出系统的概念和组成,I/O设备和主机的信息传输与控制方式;(2掌握程序查询方式的工作流程和查询接口电路的工作原理;(3掌握中断的基本概念、中断排队、中断向量地址的形成方法;(4掌握中断接口电路的工作原理和数据传输过程;(5掌握中断系统的构成与中断屏蔽技术;(6理解DMA方式的特点、DMA的工作过程和DMA接口的功能与组成。
5.2重难点分析重点:输入输出系统是人机对话和人机交互的纽带和桥梁。
由于输入输出设备工作速度与计算机主机的工作速度极不匹配.为此,既要考虑到输入输出设备工作的准确可靠,又要充分挖掘主机的工作效率,因此要求掌握主机与I/O 交换的三种控制方式,即程序查询、程序中断和DMA,以及它们各自所需的硬件及软件支持。
(1程序查询方式的工作流程和查询接口电路的工作原理IO查询程序的流程,说明在程序查询方式下,查询接口如何完成数据的交换。
查询方式的特点(2中断的基本概念、中断排队、中断向量地址的形成方法,掌握中断接口电路的工作原理和数据传输过程中断:计算机在执行正常程序的过程中,出现某些异常事件或某种请求时,处理机暂停执行当前程序,转而执行更紧急的程序,并在执行结束后,自动恢复执行原先程序的过程。
IO中断方式与IO查询方式进行比较:硬件结构较查询方式复杂些,服务开销时间较大;主程序与设备并行运行,CPU效率较高;具有实时响应的能力。
中断接口电路的组成。
中断请求→中断源识别判优→中断响应→中断处理→中断返回。
中断排队、中断向量地址的形成方法。
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(3理解DMA方式的特点、DMA的工作过程和DMA接口的功能与组成什么是DMA?直接存储器存取,解决与CPU共享主存的矛盾。
DMA与CPU分时使用主存(系统总线的三种方法;1停止CPU访问内存。
CPU 效率低;2周期挪用。
适用于外设读取周期大于内存存取周期;3DMA 与CPU交替访问。
适用于CPU工作周期比内存存取周期长得多的情况。
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。
通过多路外设(磁盘、磁带、打印机申请DMA请求,描述多路型DMA 接口的工作原理。
DMA与中断技术的比较第六章计算机的运算方法6.1教学内容本章教学的目的是通过对运算方法和运算器的介绍,使得学生掌握计算机中数的表示,定点数和浮点数的加、减、乘等运算方法,定点数和浮点数的溢出判别,以及提高进位速度的ALU的工作原理。
具体要求为:(1掌握定点数的真值、原码、补码、反码和移码的表示和相互转换方法;(2掌握定点数的移位运算、原码及补码加减运算以及溢出的概念与检测方法;(3掌握定点原码和补码的乘法运算方法;(4掌握浮点数的表示和规格化表示方法,浮点数的运算方法;(5掌握ALU的功能、设计方法和工作原理。
6.2重难点分析(1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;(2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(3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;(4定点数的加减及溢出判别:通过补码加减运算来深化理解判断溢出的“一位符号法”和“二位符号法”的含义,理解运算溢出后的现象以及运算溢出的实质。
(3定点数原码一位乘法(不带符号运算:通过原码乘法运算过程描述原码的符号位和数值为分开运算,移位是按逻辑右移进行。
(4定点数补码一位乘法(Booth算法:通过补码乘法运算过程描述补码的符号位和数值为一起参加运算,移位是按算术右移进行。
明确N位数值位,进行各种乘法运算,需要的加法和移位的次数;(6ALU的设计方法和工作原理。
从硬件的角度讲解了影响ALU运算速度的进位过程以及提高进位速度的各种方法。
第七章指令系统7.1教学内容(1掌握指令的一般格式,多地址指令格式和指令的扩展方法;(2掌握操作数类型和操作类型;(3掌握指令寻址和数据寻址方式;(4掌握指令格式的举例。
7.2重难点分析重点:指令的一般格式及多地址指令格式和指令的扩展方法、操作数类型和操作类型、指令的寻址和数据的寻址、指令的格式举例。
难点:各种寻址方式。
(1概念机器指令与指令系统;指令字长、机器字长、存储字长;操作数在存储器中的存放--边界对准原则;什么是寻址方式?(2各种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。
(3指令格式的设计操作码扩展技术+寻址方式;第八章CPU的结构和功能8.1教学内容(1理解CPU的基本组成和各个部件的基本功能。
(2了解指令流水线的工作原理(会计算:吞吐率、加速比和效率8.2重难点分析(1CPU功能与结构CPU主要由运算器、控制器和中断控制器构成。
控制器部分包含:程序计数器PC、数据缓冲寄存器DR、指令寄存器IR、指令译码器ID、地址寄存器AR等。
运算器部分包括：算术逻辑单元 ALU、累加器 AC、数据缓冲寄存器 DR、状态寄存器等。
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，中断系统 CPU 内部寄存器，需要清楚各种用户不可文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.见的，用于状态/控制的寄存器。
（2）指令周期 CPU 在取指令周期、间址周期、执行周期和中断周期，发布各种微命令控制数据流按照预定的通路传送，实现对指令的控制。
（3）指令流水指令流水的原理和指令流水的理想性能。