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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

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。

(完整版)计算机组成原理重点整理

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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。

计算机组成原理重点难点解析精心整理

计算机组成原理重点难点解析精心整理

计算机组成原理部分1.1计算机系统硬件(Hardware)计算机的实体部分,可以实现计算机最基本的操作行为。

软件(Software)使计算机实现各种功能的程序集合。

包括系统软件、应用软件两大类。

高级语言计算机系统层次结构三级层次结构的计算机系统将高级语言程序先翻译成汇编语言程序第三级(高级语言程序)1.3计算机的基本组成运算器:实现数据处理的部件完成最基本的算术逻辑运算ALU (Arithmetic and Logic Unit)+Registers+DataPath运算器与机器字长(字的概念)的关系性能指标:MIPS简单运算器结构图存储器:实现数据存储的部件保存程序和数据(二进制信息)存储单元:地址的概念:每一个字节单元拥有一个唯一的地址(索引)存储器的工作方式:读、写存储器结构简图1.3计算机的基本组成控制器:实现控制功能的部件提供各部件工作所需的控制信号,控制计算机其他部件协同工作指令部件(Instruction Register,Instruction Decoder)指令顺序控制(Program Counter)时序逻辑部件(Clock,Timer,Sequencing Logic)控制信号生成部件(Control Signal Generator or Control Memory)控制器结构简图1.3计算机的基本组成输入输出:实现数据交换的部件实现计算机内部与外界(其他系统或人类)的信息交换实现数据交换的设备:输入设备、输出设备接口标准与接口部件计算机整体结构简图SRAMT 5DRAMCsC保持状态:字选线低电平,内部保持稳定状态。

但电容有漏电流,状态不能长久保持新(再生)。

DRAMDRAMD线上的电压在读出过程中的变化情况预充电二维地址结构(AAA二维地址结构(DRAM存储器芯片结构总结SRAM普遍采用全地址线方式,即芯片地址管脚安排了内部所需要的全部行地址和列地址。

芯片采用片选信号CS。

计算机组成原理知识点汇总

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。

(完整版)计算机组成原理知识点总结(唐朔飞版)

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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

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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

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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

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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总结

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一.计算机硬件系统组成的基本概念1.要求考生理解计算机系统的层次结构第一级微程序机器级(微指令系统):微指令由硬件直接执行第二级传统机器级(机器语言):它用微程序解释机器指令系统第三级操作系统级: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:用汇编程序翻译成机器语言程序第五级高级语言机器级:用汇编程序翻译成汇编程序或直接翻译成机器语言2.要求考生掌握计算机硬件系统的组成1.CPU:CPU的主要功能室读取并执行指令,在执行指令过程中,它向系统中各个部件发出控制信息,收集各部件的状态信息,与各部件交换数据信息。

CPU由运算部件,寄存器组,控制器组成。

2.存储器:存储器用来存储信息,包括程序、数据、文档。

分为主存(内存)、外存、高速缓存(Cache)三级存储器。

3.输入/输出设备4.总线:总线是一组能为多个不见分时共享的信息传送线。

系统总线可分为地址总线、数据总线、控制总线。

5.接口:为了将标准的系统总线与各具特色的I/O设备连接起来,需要在总线与I/O设备之间设置一些部件,它们具有缓冲,转换,连接等功能,这些部件称为I/O接口。

3.冯诺依曼机的要素冯诺依曼体制的主要思想包括:1.采用二进制代码形式表示信息(数据和指令);2.采用存储程序的工作方式(诺依曼思想核心概念);3.计算机硬件系统由五大部件(存储器、运算器、控制器,输入设备和输出设备)组成。

传统的诺依曼机采用串行处理的工作机制,即逐条执行指令序列。

要想提高计算机的性能,其根本方向之一是采用并行处理机制。

4.存储程序的工作原理存储程序包含三点:事先编制程序,先存储程序,自动、连续地执行程序。

1.根据求解问题事先编制程序2.事先将程序存入计算机中3.计算机自纵、连续地执行程序5.要求考生了解信息的数字化表示所需的主要步骤及优点1.在物理上容易实现信息的表示与存储2.考干扰能力强,可靠性高3.数值的表示范围大,表示精度高4.可表示的信息类型极广5.能用数字逻辑技术进行信息处理6.要求考生了解计算机系统的主要性能指标1.基本字长:指参加一次定点运算的操作数的位数。

计算机组成原理知识点整理

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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》总结完整版

《计算机组成原理》总结完整版

《计算机组成原理》总结完整版《计算机组成原理》是计算机科学与技术领域的一门重要课程,它主要涉及计算机硬件的组成与工作原理。

通过学习这门课程,我们可以全面了解计算机的内部组成结构以及各个部件的工作原理,为我们深入理解计算机的工作原理和性能优化提供了基础。

下面是我对这门课程的总结:一、计算机的基本组成计算机是由五大基本部件组成的:输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。

其中,输入设备负责将外部数据输入到计算机内部,输出设备负责将计算机处理后的数据输出给外部,存储器用于存储数据和指令,运算器执行各种算术和逻辑运算,而控制器则控制整个计算机的工作。

二、存储器存储器是计算机的重要组成部分,可以分为主存和辅助存储器。

主存用于存储当前正在执行的指令和数据,辅助存储器则用于长期保存数据。

在主存中,数据的存储方式可以通过地址访问,而每个地址对应一个存储单元,每个存储单元又由多个位构成。

三、指令的执行计算机执行指令的基本过程是将指令从存储器中取出,经过译码后,交给运算器执行。

在执行指令之前,需要将指令和数据从辅助存储器加载到主存中,这样才能被运算器处理。

指令的执行过程包括取指令、分析指令、获取操作数、执行指令和写回结果五个阶段。

四、运算器的工作原理运算器是计算机的核心部件,负责执行各种算术和逻辑运算。

它主要由算术逻辑单元(ALU)和寄存器组成。

ALU用于进行各种算术和逻辑运算,而寄存器用于存储运算所需的操作数和结果。

五、控制器的工作原理控制器是计算机的指挥部,用于控制计算机的工作。

它通过解析指令中的操作码和地址码,产生各种控制信号,将其送往各个部件,以实现指令的执行。

控制器的工作原理通常采用有限状态自动机(FSM)来描述,通过不同状态和状态转移来控制各个部件的工作。

六、总线的作用和类型总线是计算机各个部件之间传输数据和控制信号的通道。

它可以分为数据总线、地址总线和控制总线。

数据总线被用于传输数据,地址总线用于传输存储单元的地址,而控制总线则用于传输控制信号。

计算机组成原理知识点整理

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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

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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总结

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. 引言计算机组成原理是计算机科学和工程领域的基础学科,它涉及计算机系统的设计和功能实现。

本文档旨在总结计算机组成原理的核心知识点,为读者提供一个清晰的学习框架。

2. 计算机系统概述2.1 计算机的定义与分类2.2 计算机的发展历程2.3 计算机系统的组成3. 数据的表示与处理3.1 数制与编码3.2 定点数与浮点数的表示3.3 数据的运算方法3.4 逻辑运算与逻辑电路4. 指令系统4.1 指令格式与指令类型4.2 指令的执行过程4.3 指令集体系结构4.4 程序的编写与执行5. 存储系统5.1 存储器的层次结构5.2 主存储器与辅助存储器5.3 缓存存储器5.4 虚拟存储器6. 中央处理器(CPU)6.1 CPU的功能与组成6.2 时钟与同步6.3 算术逻辑单元(ALU)6.4 控制单元(CU)6.5 寄存器与寄存器组7. 输入/输出系统7.1 I/O接口的作用与分类7.2 轮询与中断7.3 直接内存访问(DMA)7.4 人机交互设备8. 总线与互连网络8.1 总线的概念与分类8.2 总线协议与标准8.3 互连网络的设计9. 并行组织与流水线9.1 并行处理的概念9.2 流水线的基本原理9.3 超标量与超级流水线9.4 并行处理的挑战10. 性能评估10.1 性能指标10.2 阿姆达尔定律10.3 性能提升策略10.4 能效比的重要性11. 结论本文档总结了计算机组成原理的关键知识点,旨在为读者提供一个全面的理解框架。

通过掌握这些知识点,读者将能够更好地理解计算机系统的工作原理和设计原则。

12. 参考文献[1] Patterson, D. A., & Hennessy, J. L. (2017). Computer Organization and Design MIPS Edition: The Hardware/Software Interface. Morgan Kaufmann.[2] Stallings, W. (2015). Computer Organization and Architecture. Pearson Education.[3] Tanenbaum, A. S., & Austin, T. (2012). Structured Computer Organization. Pearson.请注意,本文档是一个简化的总结,实际的计算机组成原理课程可能会包含更多的细节和深入的讨论。

《计算机组成原理》总结完整版

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《计算机组成原理》学科复习总结★第一章计算机系统概论本章内容:本章主要讲述计算机系统的组成、计算机系统的分层结构、以及计算机的一些主要指标等需要掌握的内容:计算机软硬件的概念,计算机系统的层次结构、体系结构和计算机组成的概念、冯.诺依曼的主要思想及其特点、计算机的主要指标本章主要考点:概念1、当前的CPU由哪几部分组成?控制器、运算器、寄存器、cache (高速缓冲存储器)2、一个完整的计算机系统应包括哪些部分?配套的硬件设备和软件系统3、什么是计算机硬件、计算机软件?各由哪几部分组成?它们之间有何联系?计算机硬件是指计算机的实体部分,它由看得见摸得着的各种电子元器件,各类光、电、机设备的实物组成。

主要包括运算器(ALU)、控制器(CU)、存储器、输入设备和输出设备五大组成部分。

软件是计算机程序及其相关文档的总称,主要包括系统软件、应用软件和一些工具软件。

软件是对硬件功能的完善与扩充,一部分软件又是以另一部分软件为基础的再扩充。

4、冯·诺依曼计算机的特点●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●指令和数据以同等地位存于存储器内,可按地址寻访●指令和数据用二进制表示●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●机器以运算器为中心,输入输出设备和存储器间的数据传送通过运算器完成5、计算机硬件的主要技术指标●机器字长:CPU 一次能处理数据的位数,通常与CPU 中的寄存器位数有关●存储容量:存储容量= 存储单元个数×存储字长;MAR(存储器地址寄存器)的位数反映存储单元的个数,MDR(存储器数据寄存器)反映存储字长主频吉普森法●运算速度MIPS 每秒执行百万条指令CPI 执行一条指令所需的时钟周期数FLOPS 每秒浮点运算次数◎第二章计算机的发展及应用本章内容:本章主要讲述计算机系统、微型计算机系统的发展过程以及应用。

计算机组成原理(重点知识总结)

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word版)计算机组成原理知识点总结

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《计算机组成原理》(白中英)复习第三章内部存储器存储器的分类按存储介质分类: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、EEPROMFlash 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。

SRAM存储器基本存储元:用一个锁存器(触发器)作为存储元。

基本的静态存储元阵列双译码方式读周期、写周期、存取周期DRAM存储器基本存储元:由一个MOS晶体管和电容器组成的记忆电路。

存储原理:所存储的信息1或0由电容器上的电荷量来体现(充满电荷:1;没有电荷:0)。

一个DRAM存储元的写、读、刷新操作DRAM的刷新:集中式刷新和分散式刷新(P73)存储器容量的扩充位扩展——增加存储字长字扩展——增加存储字的数量字、位扩展例题只读存储器ROM掩模ROM、可编程ROM(PROM、EPROM ——光擦除可编程可读存储器、EEPROM——电擦除可编程存储器)、Flash 存储器并行存储器双端口存储器:指同一个存储器具有两组相互独立的读写控制线路。

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<<计算机组成原理知识点总结>>
一、冯.诺依曼思想体系——计算机由运算器、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、计算机系统的层次结构——微程序级→机器级→操作级→汇编→高级语言。

第二章
一、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。

二、一个浮点数标准化表示由符号位S、阶码E、尾数M三个域组成。

其中阶码E的值等于指数的真值e加上一个固定偏移值。

三、为了计算机能直接处理十进制形式的数据,采用两种表示形式:⑴字符串形式,主要用在非数值计算的应用领域;⑵压缩的十进制数串形式,用于直接完成十进制数的算术运算。

四、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。

五、字符信息属于符号数据,是处理非数值领域的问题。

国际上采用的字符系统是七单位的ASCII码。

六、直接采用西文标准键盘输入汉字,进行处理,并显示打印汉字,是一项重大成就。

为此要解决汉字的输入编码、汉字内码、字膜码等三种不同用途的编码。

七、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。

为了运算器的高速性和控制的简单性,采用了先行进位、阵列乘除法、流水线等并行技术措施。

八、定点运算器和浮点运算器的结构复杂程度有所不同。

早期微型机中浮点运算器放在CP
U芯片外,随着高密度集成电路技术的发展,现已移至CPU内部。

第三章
一、存储器分类——主存、辅存、cache
二、按介质分类——半导体、磁表面、激光
三、按存取方式分类——随机、顺序、半顺序
四、多级存储器结构——cache—主存—辅存
五、主存技术指标——存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽
六、DRAM刷新方式——集中式、分散式
七、多模块交叉方式——顺序方式、交驻方式
八、相联存储器组成——存储体、检索寄存器、屏蔽寄存器、符合寄存器、比较线路、代码寄存器、控制线路。

九、CACHE与主存的地址映射方式——全相联映射方式、直接映射方式、组相联映射方式
第四章
一、操作数寻址方式——隐含寻址、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
二、指令寻址方式——顺序对寻址方式、跳跃寻址方式。

第五章
一、CPU的功能——指令控制、操作控制、时间控制、数据加工
二、CPU组成——运算器、控制器、CACHE
三、运算器组成——算术逻辑单元、累加寄存器、数据缓冲寄存器、状态条件寄存器
四、控制器组成——程度计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器
五、控制寄存器——指令寄存器、程序计数器、地址寄存器、缓冲寄存器、
六、运算寄存器——累加器、状态寄存器、通用寄存器
七、操作控制器分类——时序逻辑型、存储逻辑型、时序逻辑与存储逻辑结合型
八、指令周期——CPU取出并执行一条指令的周期
九、机器周期——通常用内存中读取一个指令字的最短时间规定,也叫CPU周期
十、时钟周期——节拍脉冲式T周期
十一、微命令——控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令,这种命令叫微命令十二、微操作——执行部件接受微命令后进行的操作叫微操作。

十三、微程序——一条机器指令的功能是用许多条微指令组成的序列来实现的,这个微指令序列通常叫微程序
十四、微指令周期——微指令周期等于读出微指令的时间加上执行该条微指令的时间
十五、微命令编码的种类——位直接控制、字段直接控制、字段间接控制、混合编码译码、常数字段控制
十六、后继地址方式——计数器方式、多路转移方式、增量方式与断点方式结合
十七、水平型微指令与垂直型微指令比较——1。

水平型微指令操作能力强,效率高灵活性强、垂真型微指令较差;2。

水平型微指令指令执行一条指令时间短,垂直型微指令执行时间长;3。

水平型微指令解释指令的微程序,微指令字长微程序短,垂直型微指令微指令字短微程序长;4。

水平型微指令难以掌握,垂直型微指令较容易。

十八、微指令与机器指令关系——一条机器指令由若干微指令组成的序列来实现
十九流水CPU并行处理技术——时间并行、空间并行、时间+空间并行
二十、流水线三种相关——资源相关、数据相关、控制相关
二十一、CISC与RISC特征对比——P199表5.6
第六章
一、总线结构对计算机系统性能的影响——1。

最大存储容量,单总结系统中,对主存和外设的存取差别仅出现在总线地址不同,必须为外设保留某些地址,所以紧大存容量必小于计算机字长所决定可能地址总数,双总线系统中主存地址和外设地址现现不同总线上,存储容量不受外设影;2。

指令系统,双总线系统中CPU对存储总和系统总线有不同指令系统,访存操作和输入/输出操作有不同指令,单总线系统中,访问主存和I/O传送可使用相同操作码,便使用不同地址;3。

吞吐量,系统吞吐量主要取决于主存的存取周期,采用双端口存储器可以增加主存的有效速度,主存可以在同一时间内对两个端口完成读写操作,三总线系统中,CPU将一部分功能下放通道,通道管理外设并实现外设与主存的数据传送,因此吞吐能力比单总线强。

二、定时——所谓定时,是指事件出在总线上的时序关系,有两种方式:同步定时和异步定时
第七章外设
五、磁盘地址组成——记录面、磁道、扇区
第八章I/O系统
一、I/O数据管理方式——软件:程序查询方式、程序中断方式;硬件:直接内存访问(DMA)
方式、通道方式、外围处理机方式。

二、程序中断方式——中断源、中断向量、中断屏蔽、中断优先级、多级中断、中断服务
三、中断概念——中断是指计算机由任何非寻常的或非预期的急需处理的事件引起CPU暂时中断现有程序的执行而转去执行另一服务程序来处理这些事件,等处理完成后又返回原程序这一整个执行过程。

五、DMA概念——是一种子完全由硬件执行I/O交换的工作方式,DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制,数据不经过CPU,而直接在内存和I/O设备之间进行。

DMA控制器将向内存发出地址和控制信号,修改地址,对传送的字个数计数,以中断方式向CPU报告传送操作结果。

六、DMA传送方式——停止CPU访问内存、周期挪用、DMA与CPU交替访问
七、通道——通道功能是执行指令,组织外围设备和内存进行数据传输,按I/O指令要求启动外设,向CPU报告中断等。

八、通道种类——选择通道、数组多路通道、字节多路通道
第九章、虚拟存储器管理方式——页式虚拟存储器、段式虚拟存储器、段页式虚拟存储器。

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