(完整版)计算机组成原理知识点总结
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
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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。
计算机组成原理总结精选全文完整版
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可编辑修改精选全文完整版第一章计算机系统概论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: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。
5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么?解:冯•诺依曼计算机的特点是:P8●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,通常自动顺序取出执行;●机器以运算器为中心(原始冯•诺依曼机)。
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:P9-10主机:是计算机硬件的主体部分,由CPU和主存储器MM合成为主机。
CPU:中央处理器,是计算机硬件的核心部件,由运算器和控制器组成;(早期的运算器和控制器不在同一芯片上,现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE)。
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;由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。
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;(通常主、辅存容量分开描述)。
机器字长:指CPU一次能处理的二进制数据的位数,通常与CPU的寄存器位数有关。
指令字长:一条指令的二进制代码位数。
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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。
计算机组成原理知识点汇总
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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-知识点汇总
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《计算机组成原理》80个重要知识点汇总1、硬件包括中央处理器、存储器、外部设备和各类总线等。
1)中央处理器(处理器/CPU):核心部件,用于执令的执行。
2)存储器:内存和外存3)外部设备(简称外设,也称I/O设备):输入、输出设备。
4)总线:用于在部件之间传输信息。
2、软件1)系统软件: 操作系统(O/S)2)应用软件: 电子邮件、文字表格软件等。
3、计算机层次结构指令集体系结构ISA(简称体系结构或系统结构):连接软件和硬件的一个“桥梁”,是一台计机可以执行的所有指令集合。
微体系结构(简称微架构):具体实现的组织。
是由逻辑电路实现的,而逻辑电路又是按照特定的器件技术实现的。
编程语言低级语言:和运行计算机底层结构密切相关。
例:机器语言汇编语言:是一种机器语言的符号表示语言,通过用简短的英文符号和二进制代码建立对应关系。
高级语言:和底层计算机结构关联不大,大部分编程语言都是高级语言。
翻译程序:源程序→目标程序。
汇编程序:也称汇编器,将汇编语言源程序翻译成机器语言目标程序。
解释程序(解释器):将源程序中的语句逐条解释,转换成机器指令执行。
编译程序(编译器):将高级语言源程序翻译成汇编或机器语言目标程序。
4、冯诺依曼结构基本思想(1)采用“存储程序”工作方式。
存储程序: 指将编好的程序和原始数据送入主存并能自动执行的过程。
(2)计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部件组成。
运算器:进行算术和逻辑运算。
控制器:自动执行指令。
存储器:存放数据和指令输入、输出设备:便于操作人员使用计算机。
(3)计算机内部以二进制形式表示指令和数据。
5、冯诺依曼结构模型机通用寄存器组:由若干个通用寄存器组成,用于存放操作数或操作数的地址。
标志寄存器:用来存放ALU运算得到的一些标志信息。
程序计数器(PC):用来存放将要执行的下一条指令的地址。
指令寄存器(IR):用于存放从主存储器读出的指令。
主存地址:每个存储单元的唯一编号。
《计算机组成原理》总结完整版
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《计算机组成原理》总结完整版《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。
(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。
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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。
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《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。
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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。
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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。
计算机组成原理详解
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计算机组成原理详解计算机组成原理是研究计算机系统的组成和工作原理的学科,它涉及计算机硬件和软件的各个方面,包括计算机的组件、功能模块、数据传输和处理等等。
在本文中,我们将详细介绍计算机组成原理的相关知识。
一、计算机的基本组成计算机是由硬件和软件两个部分组成的。
硬件部分包括中央处理器(CPU)、存储器、输入设备、输出设备和各种接口。
而软件部分则包括操作系统、应用软件和系统软件等。
1. 中央处理器(CPU)中央处理器是计算机的核心部件,它负责执行计算机的各种指令和数据处理操作。
CPU由控制器和运算器组成,其中控制器负责指令的解码和执行,而运算器负责数据的运算和处理。
2. 存储器存储器用于存储计算机运行时所需的数据和指令。
根据存储介质的不同,存储器可分为主存储器和辅助存储器两种。
主存储器用于存储当前正在执行的程序和数据,而辅助存储器则用于长期存储数据和程序。
3. 输入设备和输出设备输入设备用于向计算机输入数据和指令,常见的输入设备有键盘、鼠标和扫描仪等。
而输出设备则用于将计算机处理后的结果展示给用户,如打印机、显示器和音响等。
二、数据传输与控制数据传输是计算机组成原理中的重要内容之一,它指的是计算机内部和外部各个部件之间的数据传输和交换。
计算机通过总线系统实现各个组件之间的通信和数据传输。
1. 内部总线内部总线是计算机内部各个组件之间进行数据传输的通道,包括地址总线、数据总线和控制总线等。
地址总线用于传输指令和数据的地址,数据总线用于传输数据本身,而控制总线则用于传输控制信号。
2. 外部总线外部总线是计算机与外部设备之间进行数据传输的通道,包括系统总线、I/O总线和存储总线等。
系统总线连接CPU、内存和I/O设备,用于传输指令和数据。
I/O总线则用于连接输入设备和输出设备,实现数据的输入和输出。
三、指令的执行过程计算机执行程序的过程可以简化为取指令、译码、执行和存储结果等几个步骤。
具体流程如下:1. 取指令CPU从内存中取出一条指令,并将其存储在指令寄存器中。
计算机组成原理知识点汇总
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计算机组成原理知识点汇总一、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CPU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。
计算机组成原理期末要点总结(详细版)
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《计算机组成原理》复习第一章1.计算机的硬件组成包含五大功能部件:(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。
第二章2.定点数和浮点数(用IEEE754标准)的表示IEEE754标准按顺序:符号位(1位)、阶码(8位)、尾数(23位)●一个规格化的32位浮点数x的真值表示为x=(-1)S×(1.M)×2E-127实际偏移值e=E-127(小e由大E减得到)●真值x为零表示:当阶码E为全0且尾数M也为全0时的值,结合符号位S为0或1,有正零和负零之分。
●真值x为无穷大表示:当阶码E为全1且尾数M为全0时,结合符号位S为0或1,也有+∞和-∞之分。
8位阶码E的表示范围为0~255(0000,0000~1111,1111),去掉全0和全1的情况,E的范围为1~254,实际的偏移值e的范围为-126~127.【例1】若浮点数x的754标准存储格式为(41360000)16,求其浮点数的十进制数值。
将16进制数展开后,可得二制数格式为0 100 00010 011 0110 0000 0000 0000 0000S 阶码(8位) 尾数(23位)指数e=阶码-127=10000010-01111111=00000011=(3)10包括隐藏位1的尾数1.M=1.011 0110 0000 0000 0000 0000=1.011011于是有x=(-1)S×1.M×2e=+(1.011011)×23=+1011.011=(11.375)10【例2】将数(20.59375)10转换成754标准的32位浮点数的二进制存储格式。
计算机组成原理(重点知识总结)
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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。
知识点 计算机组成原理
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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,按地址出访、顺序继续执行二、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(实际机器与交互式机器)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,完备的计算机系统的概念,硬件、软件的功能分割七、总线概念和总线分时共享资源的特点、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为机器码时存有四种则表示方法:原码表示法,反码表示法,补码表示法,移码则表示码。
其中移码主要用作则表示浮点数的阶码e,以利比较两个指数的大小和对阶操作方式二、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则表示范围。
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,补码则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、常用的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(扩展览会操作码)二、编址方式(位,字节,字…)三、操作数串行方式――立即串行、轻易串行、间接串行、寄存器串行、寄存器间接串行、相对串行、基址寻址、变址寻址、页面寻址四、指令串行方式――顺序对串行方式、弹跳串行方式五、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
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《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。
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《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。
SRAM存储器(P67)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(P68)双译码方式(P68)读周期、写周期、存取周期(P70)DRAM存储器(P70)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(P71)DRAM 的刷新:集中式刷新和分散式刷新(P73)存储器容量的扩充(P73)位扩展——增加存储字长(P73)字扩展——增加存储字的数量(P73)字、位扩展(P74)例题(P73)只读存储器ROM(P80)掩模ROM 、PROM 、EPROM 、EEPROM 、Flash 存储器(P80-86)并行存储器(P86)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。
多模块交叉存储器:连续地址分布在相邻的不同模块内,同一个模块内的地址都是不连续的。
对连续字的成块传送可实现多模块流水式并行存取,大大提高存储器的带宽。
cache基本原理(P92)避免CPU“空等”现象CPU 和主存(DRAM )的速度差异程序访问的局部性原理cache由高速的SRAM 组成cache的基本原理(P93)命中、未命中、命中率(P93)例题(P94)cache与主存的地址映射(P94)全相联映像:主存中的任一块可以映象到缓存中的任一块。
直接映像:每个缓存块可以和若干个主存块对应;每个主存块只能和一个缓存块对应。
组相联映像:某一主存块j 按模u 映射到缓存的第i 组中的任一块。
替换算法(P98)先进先出算法(FIFO):把一组中最先调入cache 的块替换出去,不需要随时记录各个块的使用情况,所以实现容易,开销小。
近期最少使用算法(LRU ):将近期内长久未被访问过的行(块)换出。
每行设置一个计数器,cache 每命中一次,命中行计数器清零,其它各行计数器增1。
当需要替换时,比较各特定行的计数值,将计数值最大的行换出。
最不经常使用(LFU ):被访问的行计数器增加1,换值小的行,不能反映近期cache 的访问情况。
随机替换:从特定的行位置中随机地选取一行换出。
cache的写操作策略(P99)写回法、全写法、写一次法(P99-100)第四章指令系统指令系统(P103)程序、高级语言、机器语言、指令、指令系统、复杂指令系统计算机(CISC)、精简指令系统计算机(RISC)(P103)指令格式(P105)操作码:指令操作性质的二进制数代码地址码:指令中的地址码用来指出该指令的源操作数地址(一个或两个)、结果地址及下一条指令的地址。
三地址指令、二地址指令、一地址指令、零地址指令;三种二地址指令(SS、RR、RS)(P106)指令字长度、机器字长(P107)例题(P110)操作数类型(P110)地址数据、数值数据、字符数据、逻辑数据寻址方式(P112)确定本条指令的操作数地址,下一条欲执行指令的指令地址指令寻址顺序寻址——PC+1跳跃寻址——转移类指令数据寻址(P112-116)立即寻址——形式地址就是操作数直接寻址——有效地址由形式地址直接给出隐含寻址——操作数地址隐含在操作码中间接寻址——有效地址由形式地址间接提供寄存器寻址——有效地址即为寄存器编号寄存器间接寻址——有效地址在寄存器中基址寻址——有效地址=形式地址+基地址变址寻址——有效地址=形式地址+变址寄存器的内容相对寻址——有效地址=PC 的内容+形式地址堆栈寻址——栈顶指针段寻址例题(P118)指令的分类(119)数据处理、数据存储、数据传送、程序控制RISC技术(P121)RISC——精简指令系统计算机CISC——复杂指令系统计算机RISC 指令系统的特点(P121)第五章中央处理器CPU的功能(P127)指令控制、操作控制、时间控制、数据加工CPU的基本组成(P127)控制器、运算器、cacheCPU中的主要寄存器(P128)数据缓冲寄存器(DR)、指令寄存器(IR)、程序计数器(PC)、数据地址寄存器(AR )、通用寄存器、状态字寄存器(PSW)操作控制器的分类(P130)时序逻辑型:硬布线控制器存储逻辑型:微程序控制器指令周期(P131)取出并执行一条指令所需的全部时间。
指令周期、机器周期、时钟周期(P131)一个指令周期含若干个机器周期一个机器周期包含若干个时钟周期取指周期(数据流)(P132)执行周期(数据流)(P133—138)时序信号的作用和体制(P141)时序信号的基本体制是电位—脉冲制。
数据加在触发器的电位输入端 D ,打入数据的控制信号加在触发器的时钟脉冲输入端CP。
电位高低表示数据是 1 还是0,要求打入数据的控制信号来之前电位信号必须已稳定。
节拍电位、节拍脉冲(P142)控制器的控制方式(P144)同步控制方式:即固定时序控制方式,各项操作都由统一的时序信号控制,在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。
异步控制方式:不受统一的时钟周期(节拍)的约束;各操作之间的衔接与各部件之间的信息交换采取应答方式。
联合控制方式:同步控制和异步控制相结合的方式,大部分指令在固定的周期内完成,少数难以确定的操作采用异步方式。
微程序控制原理(P145)微程序控制是指运行一个微程序来实现一条机器指令的功能。
微程序控制的基本思想:仿照计算机的解题程序,把微操作控制信号编制成通常所说的“微指令”,再把这些微指令按时序先后排列成微程序,将其存放在一个只读存储器里,当计算机执行指令时,一条条地读出这些微指令,从而产生相应的操作控制信号,控制相应的部件执行规定的操作。
微程序、微指令、微命令、微操作(P145)机器指令与微指令的关系(P150)微命令的编码方法(P151)直接表示法:微指令的每一位代表一个微命令,不需要译码。
编码表示法:把一组相斥性的微命令信号组成一个小组(即一个字段),然后通过小组(字段)译码器对每一个微命令信号进行译码,译码输出作为操作控制信号。
混合表示法:把直接表示法与字段编码表示法混合使用,以便能综合考虑微指令字长、灵活性、速度等方面的要求。
微指令格式(P153)水平型微指令:是指一次能定义并能并行执行多个微命令的微指令。
垂直型微指令:微指令中设置微操作码字段,采用微操作码编译法,由微操作码规定微指令的功能,称为垂直型微指令。
垂直型微指令的结构类似于机器指令的结构。
硬连线控制器(P155)基本思想:通过逻辑电路直接连线而产生的,又称为组合逻辑控制方式。
这种逻辑电路是一种由门电路和触发器构成的复杂树形逻辑网络。
三个输入:来自指令操作码译码器的输出;来自执行部件的反馈信息;来自时序产生器的时序信号,包括节拍电位信号M和节拍脉冲信号T。
一个输出:微操作控制信号硬布线控制器的基本原理:某一微操作控制信号C用一个逻辑函数来表达。
并行处理技术(P161)并行性的概念:问题中具有可以同时进行运算或操作的特性。
时间并行:让多个处理过程在时间上相互错开,轮流使用同一套硬件设备的各个部件,以加快硬件周转而赢得速度,实现方式就是采用流水处理部件。
空间并行:以数量取胜。
它能真正的体现同时性时间+空间并行:综合应用。
Pentium中采用了超标量流水线技术。
流水线的分类(P163)指令流水线:指指令步骤的并行。
将指令流的处理过程划分为取指令、译码、取操作数、执行、写回等几个并行处理的过程段。
算术流水线:指运算操作步骤的并行。
如流水加法器、流水乘法器、流水除法器等。
处理机流水线:是指程序步骤的并行。
由一串级联的处理机构成流水线的各个过程段,每台处理机负责某一特定的任务。
流水线中的主要问题(P164)资源相关:指多条指令进入流水线后在同一机器时钟周期内争用一个功能部件所发生的冲突。
数据相关:在一个程序中,如果必须等前一条指令执行完毕后,才能执行后一条指令。
解决数据相关冲突的办法:为了解决数据相关冲突,流水CPU的运算器中特意设置若干运算结果缓冲寄存器,暂时保留运算结果,以便于后继指令直接使用,称为“向前”或定向传送技术。
控制相关:由转移指令引起的。
解决控制相关冲突的办法:延迟转移法、转移预测法。
例题(P165)第六章总线系统总线的概念(P184)总线是构成计算机系统的互联机构,是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。
总线的分类(P184)内部总线——CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。
系统总线——CPU和计算机系统中其他高速功能部件相互连接的总线。
按系统传输信息的不同,又可分为三类:数据总线,地址总线和控制总线。
I/O总线——中、低速I/O设备之间互相连接的总线。