计算机组成原理本章小结精简版
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第一章 计算机系统概论
划分通用、专用机:
1、效率;2、速度;3、价格;4、运行的经济性和适用性
通用计算机划分:
超级计算机;大型机;服务器;工作站;微型机;单片机
其结构复杂性、性能、价格依次递减
计算机硬件组成:
运算器;存储器;控制器;适配器;输入输出设备
计算机软件:
1、系统程序
各种服务性程序;语言类程序;操作系统;数据库管理系统
2、应用程序
CPU:运算器;控制器;存储器
冯诺依曼型计算机工作原理:存储程序并按地址顺序执行
系统程序用途:简化程序设计;简化使用方法;提高计算机的使用效率;
发挥和扩大计算机的功能和用途
计算机体统定义:由硬件、软件组成的多级层次结构,它通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、
汇编语言级、高级语言级组成,每一级上都能进行程序设计,且得到下面各级的支持
第二章 运算方法和运算器
十进制数据:
1、字符串形式,主要用于非数值计算的应用领域;
2、压缩的十进制数串形式,用于直接完成十进制数的算数运算
真值→机器码:原码表示法;反码~;补码~;移码~。
字符信息表示:七位ASCII码
汉字表示方法步骤:输入编码;汉字内码;字模码
运算器构造简单性:补码加减法;原码乘除法或补码乘除法
运算器高速性和控制简单性:先行进位;阵列乘除法;流水线
第三章 内部存储器
存储器要求:容量大、速度快、成本低
存储器技术指标:存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽
多级存储体系结构:内存(cache、主存)、外存
静态读写存储器(SRAM)和动态读写存储器(DRAM)优缺点:
SRAM速度快 DRAM集成度高
二者优点:体积小、可靠性高、价格低廉。缺点:断电后不保存信息
只读存储器和闪速存储器:断电保存信息
闪速存储器:高性能;低功耗;高可靠性;移动性、
并行存储器结构:
空间并行:双端口存储器 时间并行:多模块交叉存储器
cache(高速缓冲存储器)作用:解决CPU和主存之间速度不匹配二采用的一项重要的硬件技术
主存与cache的地址映射:全相联;直接;组相联(前两者折中方案,普遍采用)
第四章 指令系统
指令系统定义:一台计算机中所以机器指令的集合
指令系统组成:数据传送类指令;算术运算类指令;逻辑运算类指令;程序控制类指令;I/O类指令;字符串类指令;系统控制类指令
RISC指令系统特点:
指令条数少;
指令长度固定,指令格式和寻址方式种类少;
只有取数/存数指令访问存储器,其余指令的操作均在寄存器之间进行
指令格式:操作码字段+地址码字段
操作码字段:表征指令的操作特性和功能
地址码字段:指示操作数地址
地址码:二地址、单地址、零地址混合方式
指令长度:单字长、双字长、半字长
指令寻址方式:形成指令地址的方式
数据寻址方式:形成操作数地址的方式
指令寻址方式:顺序地址;跳跃寻址
数据寻址方式: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;块寻址;段寻址
操作数可放在:专用寄存器;通用寄存器;内存;指令
第五章 中央存储器
CPU功能:指令控制;操作控制;时间控制;数据加工
CPU组成:
1、运算器
2、cache
3、控制器
(4、浮点运算器;5、存储管理部件)
CPU中六类寄存器:指令寄存器;程序计数器;地址寄存器;数据缓冲寄存器;通用寄存器;状态条件寄存器
指令周期:CPU从存储器取出一条指令并执行这条指令的时间
微程序设计技术:利用软件设计方法设计操作控制器的一门技术,具有规整性、灵活性、可维护性
硬连线控制器:某一微操作控制信号是指令操作码译码输出、时序信号和状态条件信号的逻辑函数,即用布尔代数写出逻辑表达式,然后用门电路、触发器等器件实现
并行处理技术:时间并行;空间并行;时间并行+空间并行
流水技术主要问题:资源相关,数据相关,控制相关(时间并行)
RISC机器三个基本要素:
一个有限的简单指令集;
CPU配备大量的通用寄存器;
强调指令流水线的优化(RISC机器一定是流水CPU,流水CPU不一定是RISC机器)
第六章 总线系统
总线:构成计算机系统的互联结构,是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通道,并在争用资源的基础上进行工作
总线特性:物理特性;功能特性;电器特性;机械特性
带宽:总线本身所能达到的最高传输速率,是衡量总线性能的重要指标
ISA总线:16位,8MB/S
EISA总线:32位,33.3MB/S
VESA总线:32位,132MB/S
PCI总线:64位,264MB/S
总线内部结构:
数据传送总线(地址线、数据线、控制线);
仲裁总线;
中断和