组成原理的基本概念及知识点

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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。

24王道计算机组成原理pdf

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。

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(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。

计算机组成原理讲义

计算机组成原理讲义计算机组成原理是一门研究计算机硬件和软件协同工作的学科。

它研究计算机系统的组成、结构、工作原理和设计方法，涉及到计算机的各个层次、各个组成部分和各种操作。

计算机组成原理作为计算机科学和计算机工程的基础课程，对于理解计算机的工作原理和提高计算机系统设计和性能优化具有重要意义。

首先，计算机组成原理涵盖了计算机的硬件组成。

计算机的硬件部分主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备和总线等。

中央处理器是计算机的核心部件，又被称为计算机的大脑。

它包括算术逻辑单元（ALU）和控制单元（CU），负责执行指令、算术运算和逻辑运算等。

存储器用于存储数据和指令，分为主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、固态硬盘等）。

输入输出设备用于与计算机交互，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。

总线用于连接计算机的各个组成部分，包括数据总线、地址总线和控制总线等。

了解计算机硬件组成，对于设计和优化计算机系统具有重要意义。

其次，计算机组成原理涉及计算机的工作原理。

计算机的工作原理主要包括数据的表示和存储、指令的执行和流水线技术等。

数据的表示和存储是计算机进行数据处理的基础。

计算机使用二进制表示数据，将数据存储在内存中。

指令的执行是计算机进行计算和逻辑操作的基本单元。

计算机通过解码和执行指令，对数据进行处理。

流水线技术是提高计算机执行效率的一种重要方法。

通过将指令执行分解成多个阶段，可以提高指令的吞吐量。

计算机组成原理对于理解计算机工作原理和提高计算机系统性能具有重要意义。

最后，计算机组成原理涉及计算机的设计方法。

计算机的设计方法包括指令系统的设计、组合逻辑电路的设计和微程序设计等。

指令系统的设计是计算机体系结构的基础，决定了计算机的功能和性能。

组合逻辑电路设计是实现计算机各个功能模块的基础，包括加法器、乘法器、寄存器和控制电路等。

微程序设计是实现指令的执行和控制的基础，将指令分解成微指令并存储在控制存储器中。

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计算机组成原理知识点总结csdn计算机组成原理知识点总结CSDN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，是学习计算机体系结构的基础知识。

通过学习计算机组成原理，我们可以深入理解计算机的工作原理，并能掌握计算机系统的设计与实现。

本文将从计算机的基本组成部分、主要硬件和软件组成以及计算机指令和指令系统设计等方面进行详细的知识点总结。

一、计算机的基本组成部分1.中央处理器(CPU)：是计算机的核心部件，负责执行指令和进行数据处理。

2.存储器：包括主存储器和辅助存储器，用于存储数据和指令。

3.输入输出设备：负责与外部设备进行信息的交换。

4.系统总线：负责各个部件之间的数据传输。

二、主要硬件和软件组成1.主板：是计算机的核心部件，可插入各种主要硬件设备。

2.中央处理器：负责执行计算机的指令和处理数据。

3.内存：用于存储正在运行的程序和数据。

4.硬盘：主要用于长期存储和备份数据。

5.显示器：用于显示计算机处理的结果。

6.键盘和鼠标：用于输入指令和操作计算机。

7.操作系统：是计算机系统的核心软件，负责管理计算机硬件和软件资源。

8.应用软件：包括各种常用的办公软件、娱乐软件等。

三、计算机指令和指令系统设计1.机器码和指令格式：机器码是计算机可以直接执行的指令，指令格式决定了指令的操作码和操作数。

2.指令的执行过程：包括取指、译码、执行和存储结果等阶段。

3.指令的分类：主要包括数据传输指令、算术逻辑指令、控制指令等。

4.指令系统设计：包括指令的选择、指令的编码、指令的功能等。

四、常见的计算机结构和体系结构1.冯·诺依曼结构：是一种计算机的基本结构，采用存储程序的方式进行运算。

2.哈佛结构：将指令存储器和数据存储器分开，可以同时进行指令的取指和数据的读写。

3.RISC和CISC体系结构：RISC体系结构是精简指令集计算机，CISC体系结构是复杂指令集计算机。

五、计算机的性能评价指标1.CPU的时钟频率：表示CPU每秒钟能够执行的指令数。

计算机组成原理知识点总结

计算机组成原理知识点总结机器语言和汇编语言：机器语言是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令的集合，具有灵活、直接执行和速度快等特点。

汇编语言则是一种用符号表示的、面向CPU指令的程序设计语言，可以充分利用机器硬件的全部功能，程序目标代码占用内存少，执行速度快，效率高，具有实时性，但不能被计算机直接识别。

性能指标：计算机的性能指标包括主频、字长、运算速度、存储容量、可靠性、可维护性、可用性和兼容性等。

冯·诺依曼型计算机原理：冯·诺依曼型计算机采用二进制表示程序和指令，指令由操作码和地址码组成。

它将程序和数据放在存储器中，通过“存储程序”和“程序控制”的方式工作。

总线：计算机通常将部件之间数据交换通路加以归并，组成多位总线结构，不同部件的信息可以在共用传输总线上分时传送。

总线分为内部总线和外部总线，内部总线指CPU内各部件之间的连线，外部总线指系统总线，即CPU与存储器、I/O系统之间的连线。

运算器：运算器包括算术逻辑运算单元（ALU）、阵列乘/除法器、寄存器组、多路开关、三态缓冲器、数据总线等逻辑部件，通常集成在CPU芯片中。

控制器：控制器包括指令部件、时序部件和中断控制逻辑等，负责指令的读出、识别、解释和协调各部件执行指令。

存储体系：计算机采用多级存储体系结构，包括cache、主存和外存。

CPU能直接访问内存（cache、主存），但不能直接访问外存。

中断和DMA：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。

DMA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。

以上是计算机组成原理的一些关键知识点，涵盖了计算机的基本结构和功能、性能指标、冯·诺依曼型计算机原理、总线、运算器、控制器、存储体系和中断与DMA等方面。

(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、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P70DRAM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P71DRAM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P94cache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RISCP103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、RSP106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P121RISC——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;总线性能指标P185总线宽度：指数据总线的根数;寻址能力：取决于地址总线的根数;PCI总线的地址总线为32位,寻址能力达4GB;传输率：也称为总线带宽,是衡量总线性能的重要指标;例题P193总线上信息传送方式P190串行传送：使用一条传输线,采用脉冲传送有脉冲为1,无脉冲为0;连续几个无脉冲的处理方法：位时间;并行传送：每一数据位需要一条传输线,一般采用电位传送电位高为1,电位低为0;分时传送：总线复用、共享总线的部件分时使用总线;总线接口P192I/O接口,也叫适配器,和CPU数据的交换一定是并行的方式,和外设数据的交换可以是并行的,也可以是串行的;总线的仲裁P193集中式仲裁：有统一的总线仲裁器;链式查询方式、计数器定时查询方式、独立请求方式P193—195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器和仲裁号;P195总线的定时P196同步定时：事件出现在总线上的时刻由总线时钟信号来确定;异步定时：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;PCI总线P200PCI：外围设备互连,PCI总线：连接各种高速的PCI设备;PCI是一个与处理器无关的高速外围总线,又是至关重要的层间总线;它采用同步时序协议和集中式仲裁策略,并具有自动配置能力;PCI总线支持无限的猝发式传送;即插即用;第七章外围设备外围设备的定义和分类P209除了CPU和主存外,计算机系统的每一部分都可作为一个外围设备来看待;外围设备可分为输入设备、输出设备、外存设备、数据通信设备和过程控制设备几大类;磁记录原理P210计算机的外存储器又称磁表面存储设备;所谓磁表面存储,是用某些磁性材料薄薄地涂在金属铝或塑料表面作载磁体来存储信息;磁盘存储器、磁带存储器均属于磁表面存储器;磁性材料上呈现剩磁状态的地方形成了一个磁化元或存储元,是记录一个二进制信息位的最小单位;磁表面存储器的读写原理P211在磁表面存储器中,利用一种称为磁头的装置来形成和判别磁层中的不同磁化状态;通过电-磁变换,利用磁头写线圈中的脉冲电流,可把一位二进制代码转换成载磁体存储元的不同剩磁状态；通过磁-电变换,利用磁头读出线圈,可将由存储元的不同剩磁状态表示的二进制代码转换成电信号输出;磁盘的组成和分类P213硬磁盘是指记录介质为硬质圆形盘片的磁表面存储设备; 它主要由磁记录介质、磁盘控制器、磁盘驱动器三大部分组成;温彻斯特磁盘简称温盘,是一种采用先进技术研制的可移动磁头固定盘片的磁盘机;它是一种密封组合式的硬磁盘,即磁头、盘片、电机等驱动部件乃至读写电路等组装成一个不可随意拆卸的整体;磁盘上信息的分布P215记录面、磁道、扇区P215磁道编号P215磁盘地址由记录面号也称磁头号、磁道号和扇区号三部分组成;磁盘存储器的技术指标P216存储密度：存储密度分道密度、位密度和面密度;道密度：沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数,单位道/英寸;位密度：磁道单位长度上能记录的二进制代码位数,单位为位/英寸;面密度：位密度和道密度的乘积,单位为位/平方英寸;平均存储时间=寻道时间+等待时间+数据传送时间P216数据传输率P217例题P217磁盘cacheP218磁盘cache是为了弥补慢速磁盘和主存之间速度上的差异;磁盘阵列RAIDP218RAID：独立磁盘冗余阵列廉价冗余磁盘阵列,或简称磁盘阵列;简单的说, RAID 是一种把多块独立的硬盘物理硬盘按不同方式组合起来形成一个硬盘组逻辑硬盘,从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据冗余的技术;组成磁盘阵列的不同方式成为 RAID 级别;RAID 0 提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取, 这样,系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行,每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求;这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽,显着提高磁盘整体存取性能;第八章输入输出系统外围设备的速度分级P236在CPU和外设之间数据传送时加以定时：速度极慢或简单的外设：CPU只需要接受或者发送数据即可;慢速或者中速的设备：可以采用异步定时的方式;高速外设：采用同步定时方式;I/O和主机信息交换方式P237程序查询方式、程序中断方式、直接内存访问DMA方式、通道方式程序查询方式P239数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制;当需要输入/输出时,CPU暂停执行主程序,转去执行设备输入/输出的服务程序,根据服务程序中的I/O指令进行数据传送;这是一种最简单、最经济的输入/输出方式,只需要很少的硬件;但由于外围设备动作很慢,程序进入查询循环时将浪费CPU时间;中断的概念P242中断是指CPU暂时中止现行程序,转去处理随机发生的紧急事件,处理完后自动返回原程序的功能和技术;程序中断方式的原理P242在程序中断方式中,某一外设的数据准备就绪后,它“主动”向CPU发出请求中断的信号,请求CPU暂时中断目前正在执行的程序而进行数据交换;当CPU响应这个中断时,便暂停运行主程序,并自动转移到该设备的中断服务程序;当中断服务程序结束以后,CPU又回到原来的主程序;中断处理过程中的几个问题P243CPU只有在当前一条指令执行完毕后,即转入公操作时才受理设备的中断请求;保存现场P243中断屏蔽P243中断处理过程P243单级中断和多级中断P245单级中断系统中,所有的中断源都属于同一级,所有中断源触发器排成一行,其优先次序是离CPU近的优先权高; 当响应某一中断请求时,执行该中断源的中断服务程序;在此过程中,不允许其他中断源再打断中断服务程序,既使优先权比它高的中断源也不能再打断;多级中断系统是指计算机系统中有相当多的中断源,根据各中断事件的轻重缓急程度不同而分成若干级别,每一中断级分配给一个优先权;优先权高的中断级可以打断优先权低的中断服务程序,以程序嵌套方式工作;一维多级中断是指每一级中断里只有一个中断源,二维多级中断是指每一级中断里又有多个中断源;DMA的基本概念P253直接内存访问DMA是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式;在这种方式中,DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制,数据交换不经过CPU,而直接在内存和I/O设备之间进行;DMA方式一般用于高速传送成组数据;DMA方式的优点P253DMA能执行的一些操作P254从外围设备发出DMA请求；CPU响应请求,把CPU工作改成DMA操作方式,DMA控制器从CPU接管总线的控制；由DMA 控制器对内存寻址,即决定数据传送的内存单元地址及数据传送个数的计数,并执行数据传送的操作；发中断,向CPU报告DMA操作的结束;DMA传送方式P254停止CPU访问内存、周期挪用、DMA与CPU交替访内P254 DMA数据传送过程P257传送前预处理；正式传送；传送后处理;P257通道的基本概念P261通道是一个特殊功能的处理器,它有自己的指令和程序专门负责数据输入输出的传输控制,而CPU将“传输控制”的功能下放给通道后只负责“数据处理”功能;这样,通道与CPU 分时使用内存,实现了CPU内部运算与I/O设备的平行工作;通道的功能P253通道具有两种类型的总线：存储总线：承担通道与内存、CPU与内存之间的数据传输任务;通道总线即I/O总线,承担外围设备与通道间的数据传送任务;从逻辑结构上讲,I/O系统一般具有四级连接：CPU与内存通道设备控制器外围设备优先级别：由于大多数I/O设备的读写信号具有实时性,不及时处理会丢失数据；所以通道与CPU同时要求访内时,通道优先权高于CPU;CPU对通道的管理P262CPU是通过执行I/O指令以及处理来自通道的中断,实现对通道的管理;来自通道的中断有两种,一种是数据传送结束中断,另一种是故障中断;通道对I/O模块的管理P262通道通过使用通道指令控制I/O模块进行数据传送操作,并以通道状态字接收I/O模块反映的外围设备的状态;通道的类型P262选择通道、数组多路通道、字节多路通道P263第九章操作系统支持虚拟存储器的概念P282虚拟存储器是借助于磁盘等辅助存储器来扩大主存容量,使之为更大或更多的程序所使用;是一个容量非常大的存储器的逻辑模型,不是任何实际的物理存储器;它指的是主存-外存层次;以透明的方式给用户提供了一个比实际主存空间大得多的程序地址空间;实地址：或物理地址,计算机物理内存的访问地址,由CPU引脚送出,是用于访问主存的地址,对应的存储空间——物理存储空间或主存空间;虚地址：或逻辑地址,在编制程序时独立编址,使用的地址,对应的存储空间——虚存空间或逻辑地址空间;虚地址到实地址的转换过程——程序的再定位;虚存的访问过程P283虚拟存储器的用户程序以虚拟地址编址并存放在辅存中；程序运行时CPU以虚地址访问主存,由辅助硬件找出虚地址和物理地址的对应关系,判断这个虚地址指示的存储单元是否已装入主存：如果在主存,CPU就直接执行已在主存的程序；如果不在,要进行辅存向主存的调度;虚存与cache的异同P283几种虚拟存储器P284段式、页式、段页式页式虚拟存储器P284页、页表：页式虚拟存储系统中,虚地址空间被分成等长大小的页,称为逻辑页；主存空间也被分成同样大小的页,称为物理页;相应地,虚地址分为两个字段：高字段为逻辑页号,低字段为页内地址偏移量；实存地址也分两个字段：高字段为物理页号,低字段为页内地址;通过页表可以把虚地址逻辑地址转换成物理地址;页式虚存地址映射：地址变换时,用逻辑页号作为页表内的偏移地址索引页表,并找到相应物理页号,用物理页号作为实存地址的高字段,再与虚地址的页内偏移量拼接,就构成完整的物理地址;虚页内容若没有调入主存,则计算机启动输入输出系统,把虚地址指示的一页内容从辅存调入主存,再提供CPU访问;转换后援缓冲器P285段式虚拟存储器P286段式虚拟存储器,是以程序的逻辑结构所形成的段如主程序、子程序、过程、表格等作为主存分配单位的虚拟存储器管理方式的存储器;每个段的大小可以不相等;每个程序都有一个段表映象表,用于存放该道程序各程序段从辅存装入主存的状况信息;段表一般驻留在主存中;段式虚存地址映射P287段页式虚拟存储器P287把程序按逻辑单位分段以后,再把每段分成固定大小的页;程序对主存的调入调出是按页面进行的,但它又可以按段实现共享和保护,兼备页式和段式的优点;虚存的替换算法P289虚拟存储器中的替换策略一般采用LRU Least Recent1y Used算法、LFU算法、FIFO算法,或将两种算法结合起来使用;例题P289。

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。

知识点计算机组成原理

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。

计算机组成原理知识点总结

分四个阶段( 1 )申请分配阶段：由需要使用总线额的主模块提出申请，经总线仲裁机构决定下一传输周期的总线使用权授予某一申请者。

( 2 )寻址阶段：取得了使用权的主模块通过总线发出本次要访问的从模块的地址及有关命令，启动参与本次传输的从模块。

( 3 ) 传数阶段：主模块和从模块进行数据交换，数据由源模块发出，经数据总线流入目的模块。

( 4 )结束阶段：主模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线使用权。

连续进行两次独立的存储器操作所需的最小时间间隔；震荡周期，时钟频率的倒数，是计算机最基本的、最小的时间单位，在一个时钟周期内， CPU 仅完成一个最基本的动作，即微指令。

CPU 每取出并执行一条指令所需的全部时间成为指令周期，及完成一条指令的时间存储器操作到完成该操作所需的全部时间。

寻道时间+等待时间三种方法( 1 )链式查询( 2 ) 计数器定时查询( 3 )独立请求方式硬件方法、软件方法优先级包含响应优先级和处理优先级，响应优先级是指 CPU 响应各中断源请求的优先次序，这种次序往往是硬件线路已经设置好的，不便于改动。

处理优先级是指 CPU 实际对各中断源请求的处理优先次序。

如果不采用屏蔽技术，则响应的优先次序就是处理的优先次序。

“存控”内有排队器( central processing unit )中央处理器( program counter ) 程序计数器( instruction register )指令寄存器( control unit )控制单元( arithmetic logic unit )算数逻辑单元( accumulator )累加器( mutiplier_quotient register )乘商寄存器( memmory address register )存储地址寄存器( memory data register )存储器数据缓存寄存器( million instruction per second )每秒执行百万条指令数( cycle per instruction )执行一条指令所需要的时钟周期()机器主频的倒数(floating point operation per second )浮点运算次数每秒，衡量运算速度1 GB = 1024 MB1 MB = 1024 KB1 KB = 1024 Bytes(字节)1 Byte = 8 bits (位)(peripheral component interconnect) 外围部件互连总线忙总线同意信号总线请求( main memory )主存(ramdom access memory) 随机存取存储器(read only memory)只读存储器高速缓冲存储器h=Nc/(Nc+Nm) Nc 为访问 cache 的次数， Nm 为访问主存的次数设 tc 为命中时的 cache 访问时间， tm 为未命中的主存访问时间， 1-h 表示未命中率， cache-主存系统的平均访问时间 ta 为 ta=htc+(1-h)tme 表示访问效率： e=tc/ta * 100%=tc/( htc+(1-h)tm) * 100%缓存的地址分为两段：高 c 位表示缓存的块号，低 b 位表示块内地址，2c =C 表示缓存块数，且 C 远小于 M。

计算机组成原理常考知识点

计算机组成原理常考知识点宝子们，今天咱们就来唠唠计算机组成原理那些常考的知识点呀。

咱先说说冯·诺依曼体系结构。

这可是计算机组成原理里超级重要的一个概念呢。

想象一下，这个体系结构就像是给计算机搭的一个大框架。

它规定了计算机得有运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备这五大部件。

就好比一个小团队，每个部件都有自己的任务，谁也离不开谁。

运算器就像是个超级数学小能手，专门负责各种算术和逻辑运算。

控制器呢，那就是小队长啦，指挥着其他部件该干啥。

存储器就像是个大仓库，把数据和程序都好好地存起来。

输入设备像个小邮差，把外面的信息送进来，输出设备则把计算机处理好的结果告诉外面的世界。

这一整套体系，奠定了现代计算机的基础哦。

再聊聊存储系统。

这里面有主存、辅存啥的。

主存就像是计算机的小脑袋里的短期记忆区，速度快，但是容量相对小一些。

就像我们的短期记忆，能快速地存取信息。

辅存呢，就像是个大仓库，容量超级大，像硬盘啦，U盘啦都是辅存。

不过它的速度就没有主存那么快啦。

这里面还有个缓存的概念，缓存就像是个小秘书，提前把可能用到的数据从主存或者辅存里拿出来放在自己这儿，等运算器或者控制器要用的时候，就能快速提供啦。

指令系统也是常考的点呢。

指令就像是计算机能听懂的小命令。

不同的计算机有不同的指令系统。

指令有操作码和地址码两部分。

操作码就告诉计算机要做什么操作，比如是加法还是减法。

地址码就告诉计算机数据在哪里。

就像你给小伙伴下命令，你得告诉他做什么，还要告诉他东西在哪里找一样。

而且指令还有不同的寻址方式呢，什么直接寻址、间接寻址之类的。

直接寻址就很直白，地址码直接就是数据的地址。

间接寻址就像绕个小弯，地址码指向的是存放真正地址的地方。

CPU那也是必须要知道的呀。

CPU是计算机的大脑核心呢。

它里面的运算器和控制器可是紧密合作的。

运算器里面有算术逻辑单元（ALU），这个单元可厉害啦，各种加减乘除、逻辑判断都是它的拿手好戏。

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