计算机组成原理知识点

第一课时

1、指令分为操作码和地址码,操作码指明了操作类型,地址码指明了对哪两个数进行操作。

2、CPU的时钟频率也即是CPU的主频。

3计算机系统结构:概念性结构和功能特性。是指硬件子系统的概念性结构和功能特性。由指令系统所规定的所有属性,所以也称指令集体系结构。

主要研究计算机系统软件和硬件的功能分配,以及如何最佳地实现分配给硬件的功能。

例如:指令系统中是否包括乘法指令?

4、计算机组织:

也称计算机组成:计算机主要部件的类型、数量、组成方式、控制方式和信息流动方式以及相互连接而构成的而系统。

主要研究数据和指令的组织,数据的存取、传送和加工处理。数据流和指令流的控制方式基本运算的算法例如:如何实现乘法指令?

5计算机实现:

计算机功能的物理实现。

6、加法指令执行速度

因为加法指令能反映乘除等运算,而其他指令的执行时间也大体与加法指令相当。

7、CP I,

执行一条指令所需时钟周期数,是主频的倒数。

8、等效指令速度法

9存储器不仅能存放数据,而且也能存放指令,两者在形式上没有区别,但计算机应能区分数据还是指令。

10 有时我们说某个特定的功能是由硬件实现的,但并不是说不要编写程序,如乘法功能可由乘法器这个硬件实现,但要启动这个硬件(乘法器工作,必须先执行程序中的乘法指令。

11 指令译码器是译指令的操作码。

而是在读出之前就知道将要读的信息是数据还是指令了

12 在计算机领域中,站在某一类用户的角度,如果感觉不到某个事物或属性的存在,即“看”不到某个事物或属性,则称为“对xxxx用户而言,某个事物或属性是透明的”。

13程序控制器:(PC是执行指令的机器。

14 机器字长

定义为CPU中在同一时间内一次能够处理的二进制数的位数,实际上就是CPU 中数据通路的位数

15 浮点运算器的数据通路要宽得多。

16所以一般把定点运算器的数据通路宽度定为机器字长。因为机器字长与内存单元的地址位数有关,而地址计算是在定点运算器中进行的。

17、一个字的宽度并不等于机器字长。在80x86系列中,一个字的宽度为16位。

18、“存储单元”

指存储器中具有相同地址的若干个存储元件(或称存储元、存储基元、记忆单元构成的一个存储单元中的二进制代码,其宽度等于一个编址单位的长度,可以是8位、16位、32位等。现在,大多数计算机是按字节编址的,即:每一个字节(8位有一个地址,编址单位就是一个字节,所以一个存储单元的宽度(位数是8位。由此可见,一个数据(如:32位整数、32位浮点数或64位浮点数等可能占多个存储单元。一次从存储器读出或写入的信息也可能有多个存储单元。

19 “指令字长”:

指指令的位数。有定长指令字机器和不定长指令字机器。定长指令字机器中所有指令的位数是相同的,目前定长指令字大多是32位指令字。不定长指令字机器的指令有长有短,但每条指令的长度一般都是8的倍数。所以,一个指令字在存储器中存放时,可能占用多个存储单元;从存储器读出并通过总线传输时,可能分多次进行,也可能一次读多条指令。 20 MAR 为存储器地址寄存器:是主存和CPU 之间的接口

21 按字节编址的,也即:每一个字节(8位有一个地址。编址单位就是一个字节

所以一个存储单元的宽度(位数是8位

22 存储元件

又叫存储元,或存储基元,记忆单元。

23二进制并不符合人们的习惯,但是计算机内部仍采用二进制来表示信息的原因:是因为二进制有如下的优点:0/1两个状态易物理实现,运算规则简单。工作可靠

也即:1+1=0,0+0=0;1+0=1,0+1=1 非常像C 语言中的异或运算符!!!

计算机由逻辑电路组成的,逻辑电路通常只有两个状态,例如开关的接通与断开,晶体管的饱和与截止。电压电平的高与低。

简化运算:二进制运算法则简单:求积运算法则只有三个。

也即1*1=1 1*0=0 0*0=0

二进制数的运算:

0-0=0;1-1=0 0-1=1 1-0=1

逻辑运算

0|0=0 0|1=1 1|0=1 1|1=1 算术运算会发生进位和借位,而逻辑运算则按位独立进行! 除2取余,直到商为0,然后倒排!!! 十进制小数化为二进制小数。

规则:乘2取整,直到小数部分为0,然后顺排!

为什么需要八进制?因为使用2进制太长了,而使用八进制保持了二进制数的表达特点。

原码、反码和补码:

矢量图只记录线段的两端,所用的字节就少多了,但是格式不同,需要转换!位图。

声音是一种连续变化的模拟量。对声音信号按固定的时间进行采样。从而把它变成数字量。

第三章:系统总线

CPU能像访问主存一样访问输入输出模块!给出输入输出模块地址和控制信息。

在某些情况下

DMA

给出所访问的

I/O模块(如:DMA控制器要能对主存给出读/写控制信息

DMA控制器:直接存储器访问。

输入输出模块:有两种数据,一种是内部数据(CPU送来的,另一种是外部数据。(键盘、鼠标送来的

CPU只能取指令,而不能送出指令!

I/O模块将中断请求信号送CPU

部件与部件之间的信息交换。

我们把连接各部件的通路的集合称为互连结构,互连结构有分散结构和总线结构

地址总线

地址线给出源数据或目的数据所在的主存单元或I/O端口的地址。地址线的宽度反映最大的寻址空间。但是也有些总线没有单独的地址线,地址信息通过数据线来传送,这种情况称为数据/地址复用一条总线。

时钟:用于总线同步。

复位:初始化所有设备。

总线请求:表明发出该请求信号的设备要使用总线。

总线允许:表明接收到该允许信号的设备可以使用总线。

中断回答:表明某个中断请求已被接受。

存储器读:从指定的主存单元中读数据到数据总线上。

存储器写:将数据总线上的数据写到指定的主存单元中。

I/O读:从指定的I/O端口中读数据到数据总线上。