按照大纲的知识点整理----计算机组成原理.docx

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1、一、计算机系统概述（一）计算机开展历程（二）计算机系统层次结构1 .计算机硬件的根本组成2 .计算机软件的分类3 .计算机的工作过程（三）计算机性能指标1. 吞吐量对网络、设备、端口、虚电路或其他设施，单位时间内成功地传送数据的数量（以比特、字节、分组等测量）。2. 响应时间3. CPU时钟周期（ClockCycle）:又称节拍没冲或T周期，是处理操作的最根本单位，是计算机中最根本的、最小的时间单位。主频的倒数4. 主频：即CPU内核工作的时钟频率（CPUClockSpeed）oCPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接关系。5. CPI（Clockcy

2、clePerInstruction）表示每条计算机指令执行所需的时钟周期。6. CPU执行时间7. MIPS（MillionInstructionperSeCond）每秒执行百万条指令某机器每秒执行300万条指令，那么记作3MIPS8. MFLOPS（MillionFloationg-pointOperationsperSecond,每秒百万个浮点操作）衡量计算机系统的主要技术指标之一。对于一给定的程序，MFLOPS的定义为：MFLOPS=操作浮点数/（执行时间*10E6）（10E6位10的6次方）。1 .指令周期：执行一条指令所需要的时间，般由假设十个机器周期组成，是从取指令、分析指令到执行

3、完所需的全部时间。2 .机器周期又称CPU周期）在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为假设十个阶段，每一阶段完成项工作。例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每项工作称为一个根本操作。完成个根本操作所需要的时间称为机器周期。通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定因而又称总线周期3 .在电子技术中，脉冲信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号。脉冲信号之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间（如1秒）内所产生的脉冲个数称为频率。频率是描述周期性循环信号（包括脉冲信号）在单位时间内所出现的脉冲数量多少的计量名称；频率的标准计量单位是HZ（赫二、数据的表示和运算（）

4、数制与编码1 .进位计数制及其相互转换2 .真值和机器数计算机中数的表示,无符号数（地址）有符号数。正1负真值：带“符号的数机器数：符号数字化的数编码方式正数表示负数表示原码同原同补码同原逐位求反加一反码同逐位求反W根补码差一个符号位补码比原码反码多表示一个负数3 .BCD码4 .字符与字符串5 .校验码(一)定点数的表示和运算1 .表示(I)定点数的表示I)定点小数主一什用0x1-2m表示氾围：II定点小数运算的过程中存在着上溢和下溢.2)定点整数主一甘甲0闵2-1表示氾围II定点整数运算的过程中存在着上溢而不存在下溢.(2)无符号数的表示(3)有符号数的表示2 .运算(1)定点数的位移运算

5、1)无符号数的移位一逻辑移位左移:高位移出,低位填零右移:低位移出高位填零2)有符号数的移位一算术移位码制填补代码正数原码、补码、反码0负数原码0补码左移添0右移填1反码都填1(2)加减乘除运算1)原码定点数的加/减运算2)补码定点数的加/减运算3)定点数的乘/除运算a)原码定点数的乘法运算b)补码定点数的乘法运算每次根据乘数最后两位的差值来判断如何运算m=+(乙-工)国补=2乘数末尾补零当匕工+1=11时部分积右移一位C)原码定点数的除法运算商符另计算1)恢复余数法第一次进行减除数操作如果余数小于0,那么商上0,加除数(恢复余数)进行左移一位.如果余数大于0,那么商上1,并尾数直接进行左移.

6、下次减除数.最后根据计算中的左移位数,判断出余数的右移位数.2)不恢复余数法(加减交替法)余数0,商上T,做2R,-y的运算余数0时补码规格化形式为s补=Oo.1XXX。*/*s/-O:孑Tj尸，QQ/j/；A。GJe/*ROM的RW线接地*/*CPU的地址线不能空*/(2)给出译码器1) .特别注意CPU地址线高位值与译码器配对.MREQ为低电平.题,唐p47例4.2,43(六)双口RAM和多模块存储器(七)高速缓冲存储器(Cache)1 .程序访问的局部.Cache的根本工作原理1.RU管理逻辑CPU与CaChe之间的数据交换单位是字.CaChe与主存之间的数据交换单位是块一个块由若干个字

7、组成，是定长的。块与CaChe的行对应，它俩是等长的。当CPU读取主存中一个字时，便发出此字的内存地址到CaChe和主存。此时CaChe控制逻辑依据地址判断此字当前是否在CaChe中：音是,此字立即传送给CPU;若非，则用主存读周期把此字从主存读出送到CPU,与此同时，把含有这个字的整个数据块从主存读出送到CaChe中。一些性能指标：Cache命中率:Cache主存系统的平均访问时间%=/+（1-）&访问效率3 .Cache和主存之间的映射方式1）全相连映射方式主要特点可使主存的一个块拷贝到cache中的任意一行上.地址形式:I主存字块标记m=t+c位I主存块内地址b位m为主存字块标记m=主存

8、位数-b将主存中一个块的地址（块号）与块的内容（字）一起存于cache的行中,其中块地址存于CaChe行的标记局部中.硬件实现：全部标记用一个相连存储器来实现,全部数据用普通RAM来实现.缺点是比拟器电路多,难于实现.检索过程：CPU访存指令指定一个内存地址指令中的块号与cache中所有行的标记同时在比拟器中进行比拟.如果块号命中:那么按主存块内地址从CaChe中读取一个字.如果块号未命中:那么按内存地址从主存中读取这个字.2）直接映射方式主要特点：一个主存块只能拷贝到cache的一个特定行位置上去.地址形式：Cache的行号i和主存的块号j有如下函数关系.i=jmodmm为CaChe中的总行数主存字块标记t位Cache字块地址（行号）C位字块（行）内地址b位t为字块标记,t=m-cb为块内地址位数由块大小得知m为主存地址,m=主存地址位数一bm=t+cc为catch字块地址,由cache块数决定检索过程：CPU访存指令指定一个内存地址用C位行号找到cache中的此一行.内存地址中的t位标记与此行的标记在比拟器中比拟如果相符即命中,用主存地址中最后b位（块内地址）读取所需求的字.如果不符,那么未命中,由主存读取所的要求字.缺点：每个主存块只有一个固定的行位置可存放今产生冲突分频繁换