计算机组成与系统结构

计算机组成与系统结构

1.冯·诺依曼计算机设计思想：依据存储程序，执行程序并实现控制。

2.早期计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。

3.软件系统爆过两大部分：系统软件和应用软件。

4.计算机的层次结构分为：微程序或逻辑硬件、机器语言、操作系统、汇编语言、高级语言、应用语言。

5.计算机系统结构、组成与实现之间的区别与联系：

①计算机结构：也称为计算机体系结构，是一个系统在其所处环境中最高层次的概念；是对计算机系统中各机器级之间界面的划分和定义，以及对各级界面上、下的功能进行分配。

②计算机组成：也常译为计算机组织或成为计算机原理、计算机组成原理。在计算机系统结构确定了分配给硬件子系统的功能及其概念之后，计算机组成的任务是研究硬件子系统各部分的内部结构和相互联系，以实现机器指令级的各级功能和特性。

③计算机实现：指的是计算机组成的物理实现，主要研究个部件的物理结构，机器的制造技术和工艺等，包括处理机、主存等部件的物理结构，器件的集成度、速度和信号。器件、模块、插件、底板的划分与连接，专用器件的设计，电源、冷却、装配等技术。

6.Flynn分类法：按照计算机在执行程序时信息流的特征分为单指令单数据流计算机(SISD)、单指令多数据流计算机(SIMD)、多指令单数据流计算机(MISD)、多

指令多数据流计算机(MIMD).

7.加速比Sp=1/{(1-Fe)+Fe/Re},Fe为可改进比例，Re为部件加速比。

8.在计算机中有两种信息在流动，一种是控制流，即控制命令，由控制器产生并流向各个部件；另一种是数据流，它在计算机中被加工处理。

9.摩尔定律得以延续的理由：集成电路芯片的集成度每18个月翻一番。

10.冯·诺依曼计算机的执行过程：将要处理的问题用指令编程成程序，并将程序存放在存储器中，在控制器的控制下，从存储器中逐条取出指令并执行，通过执行程序最终解决计算机所要处理的问题。

11.数据编码的好处：用更少的数据表示更多的信息。

12.定点数：若约定小数点的位置固定不变，则成为定点数。定点数分为两种：定点整数(纯整数，小数点在最低有效数值位之后)和定点小数(纯小数，小数点最高有效数值位之前)。

13.浮点数：基数为2的数F的浮点表示为：F=M*2^E.其中M称为尾数，E称为阶码。尾数为带符号的纯小数，阶码为带符号的纯整数。

14.补码：非负数整数的补码为其原码，负数整数的补码在原码基础上取反加1.

15.n位补码表示的整数数值范围为-2^(n-1)~+(2^(n-1)-1)，n位补码表示的小数数职的范围为-1~+(1-2^(-n+1))。

16.补码的特点：

①0的表示是唯一的。②变形码。③求补运算。

④简化加减法。⑤算术或逻辑左移。⑥算术右移。

17.反码：正整数反码与原码相同。负整数反码即原码取反。

18.汉字编码分为三类：汉字输入编码、国际码和汉字内码以及汉字字模码。

19.汉字内码是汉子在设备或信息处理系统内部最基本的表达方式。

20.循环冗余校验码(CRC)可以发现并纠正信息在存储或传送过程中出现的错误。

21.溢出的判定：双符号位判决法，两符号位是否一致，一致未溢出，反之溢出。

22.存储器的功能：存储程序和各种数据，并能在计算机运行过程中高速、自动地完成程序或数据的存取。

23.存储器的层次结构：①脱机光盘、磁带存储器②联机磁盘存储器③主存储器

④Cache⑤COU内部通用寄存器

24.存储器的分类：

①存储信息的介质

②在计算机中的用途

③存放信息的易失(挥发)性：RAM(易失)、磁盘存储器、半导体ROM(非易失)。

④存取方式：随机读写存储器RAM，顺序读写存储器。

⑤存储器的读写功能

25.其他存储器：多端口存储器、多体交叉存储器、相联存储器。

26.高速缓冲存储器的作用：为缓和存储器访问速度远低于CPU程序执行速度之间的矛盾。

27.地址映射和变换的三种方式：全相联，直接映射、组相联。

28.替换算法有：随机替换算法(RAND)、先进先出算法(FIFO)、近期最少使用算法(LRU)、最不经常使用算法(LFU)、最优替换算法(OPT)。

29.虚拟存储器的作用：使计算机具有海量存储器，以便支持多用户、多任务程序的开发。

30.虚拟存储器的管理方式有：页式虚拟存储器、段式虚拟存储器、段页式虚拟存储器。

31.记录面：磁盘中能够记录信息的磁介质表面。

32.磁道：在磁盘旋转时，每一个记录面上都分布着若干由磁头画出的同心的闭合圆环。

3.扇区：为了便于存取信息，磁盘上的每个磁道又分为若干段，每一段称为一个扇区。

34.掉电以后，ROM中的数据不会丢失。

35.指令系统：也称为指令集，指能被一台计算机执行的全部指令的集合。

36.设计、评价指令系统一般从以下几方面考虑：

①完备性：常用指令齐全，编程方便。

②高效性：程序占主存空间少，运行速度快。

③规整性：指令和数据使用规则统一简单，易学易记。

④兼容性：同一系列的抵挡计算机程序能在高档计算机上直接运行，即向后兼容。

37.主存的随机读写特性：对于主存的大部分空间，允许在任何时间对其中的任何存储单元进行读写操作，且读写时间相同。

38.堆栈是一种数据项按迅排列的数据结构，只能在栈顶对数据项进行插入和删除操作。

39.堆栈用于过程或子程序调用或返回、中断处理程序的进入和返回。

40.变长操作码：对不同类型的指令操作码用不固定长度的二进制数进行编码即为变长操作码编码方式，也称作扩展操作码编码方式。

41.寻址方式：指令获取操作数的方式。

42.寻址方式的分类：①隐含寻址②立即寻址③寄存器寻址④直接寻址⑤间接寻址⑥寄存器间接寻址⑦相对寻址⑧基址寻址⑨变址寻址⑩堆栈寻址

43.CISC：Complicated instruction set computer architecture,复杂指令集计算机结构。

44.RISC:Reduced instruction set computer architecture,精简指令集计算机结构。

45.早期CISC设计有如下特点：

①指令系统复杂，即指令多、寻址方式多、指令格式多；

②绝大多数指令执行需要多个时钟周期。

③有多种指令可以访问存储器。

④CPU控制器采用问程序控制方式实现。

⑤寄存器数量有限。

46.RISC结构计算机具有如下特点：

①之设置使用频率高的简单指令，所以指令的操作种类少，寻址方式少；

②指令格式股则，长度固定，便于简单统一的译码，可使控制器简化、硬件结构精简；

③今年通过Load和Store指令访问主存；

④通用存储器数量多，一般有几十甚至几百个，大多数操作在寄存器之间进行。