计算机组成原理考点总结
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。
(完整版)计算机组成原理重点整理
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
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。
408-计算机组成原理考点整理
408-计算机组成原理考点整理一.计算机系统概述1.发展历史●电子管●晶体管●中小规模集成电路●超大规模集成电路2.摩尔定理3.冯·诺伊曼结构特点●采用“存储程序”的工作方式，控制流驱动方式，按地址访问并顺序执行指令●计算机硬件系统由输入输出设备、存储器、运算器、控制器5大部件组成●指令和数据以同等地位存储●指令和数据均为二进制码●指令由操作码和地址码组成4.计算机功能部件●输入设备●输出设备●存储器●主存储器（内存储器）●按地址存取方式●组成●地址寄存器MAR●存放访存地址●位数对应存储单元个数●数据寄存器MDR●暂存要读写的信息●与存储字长相等●时序控制逻辑●产生存储器操作所需的各种时序信号●辅助存储器（外存储器）●运算器●核心●算术逻辑单元ALU●必备寄存器●累加器ACC●乘商寄存器MQ●操作数寄存器X●控制器●组成●控制单元CU Control Unit●程序计数器PC Program Counter●存放当前欲执行指令●指令寄存器IR Instrument Register●存放当前正在执行的指令5.C PU●ALU●通用寄存器组GPRs●标志寄存器●控制器●指令寄存器IR●程序计数器PC●存储器地址寄存器MAR●存储器数据寄存器MDR6.计算机软件●系统软件和应用软件●系统软件●基础软件●作为系统资源提供给用户使用●主要有●操作系统OS●数据库管理软件DBMS●语言处理程序●分布式软件系统●网络软件系统●标准库程序●服务性程序●应用软件●用户为解决某个应用领域中的各类问题而编制的程序、●三个级别的语言●机器语言●二进制代码语言●计算机唯一可以直接识别和执行的语言●汇编语言●助记符●高级语言●翻译程序●汇编程序●将汇编程序汇编成机器程序●解释程序●不生成目标语言代码，同声传译●编译程序●生成目标语言代码，笔译●软件和硬件的逻辑等价性●某一功能，既可用软件实现，又可用硬件实现7.层次结构●下层是上层的基础，上层是下层的扩展8.计算机的性能指标●机器字长、指令字长和存储字长●字长也称机器字长是计算机进行一次整数运算（即定点整数运算）所能处理的二进制数据的位数●指令字长是一个指令字中包含的二进制代码的位数●存储字长是一个存储单元存储的二进制代码的长度●字长越长，数的表示范围越大，计算精度越高●数据通路带宽●数据总线一次所能并行传送信息的位数●主存容量●主存储器所能存储信息的最大容量●运算速度●吞吐量●响应时间●CPU时钟周期●主频●CPI●CPU执行时间●MIPS●MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS、EFLOPS、ZFLOPS●基准程序●对于不同的应用场景选择不同的基准程序●不一定准确9.系列机●基本特性：指令系统向后兼容10.兼容●计算机软件或硬件之间的通用性●向前兼容（Forward Compatibility）：指老的版本的软／硬件可以使用新版本的软／硬件产生的数据。
《计算机组成原理》总结完整版
《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)
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。
计算机组成原理考点总结
计算机组成是计算机体系结构的逻辑实现。一
种计算机体系结构可以有多种不同的计算机组成。 计算机实现是计算机组成的物理实现。一种计
算机组成也可以有多种不同的计算机实现。
计算机系统的层次结构
第5级：应用语言虚拟机 第4级：高级语言虚拟机 第3级：汇编语言虚拟机 第2级：操作系统虚拟机
多指令流多数据流MIMD
计算机系统的性能评价
1.基本字长
处理器中的算术逻辑单元所输入的操作数的二进制 位数，也是处理器内部数据寄存器所包含的二进制位 数。 对结构的影响：
机器字长 = 数据通路宽度 =寄存器位数（ALU 位数、存储单元长度）
对性能的影响： 字长越长，数据表示范围越大，精度越高，运 算速度越快。 对造价的影响： 字长越长，硬件需求量越多，造价越高
冯·诺依曼计算机硬件框图
存放数据 将信息和转程换序成机 器能识别的形式
存储器
算术将运结算果转换成 逻人辑们运熟算悉的形式
输入设备
运算器
输出设备
控制器
指挥程序 运行
处理器 ALU
MAR 逻辑运算器 加法器
移位器 求补器
数据寄存器组 FR MBR
PC IR CU
I D CSG
主机
外设
输出设备
输入设备
r = 4 尾数最高 2 位不全为 0 r = 8 尾数最高 3 位不全为 0
浮点数的规格化
基数不同，浮点数的 规格化形式不同
r = 2 左规 尾数左移 1 位，阶码减 1 右规 尾数右移 1 位，阶码加 1
r = 4 左规 尾数左移 2 位，阶码减 1 右规 尾数右移 2 位，阶码加 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.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
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第一章计算机系统概论
1.1计算机的分类
电子计算机分两大类：电子模拟计算机、电子数字计算机
2.4计算机的性能指标：（基本运算p5）
⑴处理机字长：处理机运算器一次能够完成二进制运算的位数，如32位、64位
⑵存储器容量：存储器中所有存储单元的总数目，通常用
KB,MB,GB,TB来表示
⑶计算机五个组成部分：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备（其中cpu由运算器和控制器组成）
⑷冯.诺依曼型计算机的设计思想：存储程序并按地址顺序执行
⑸计算机软件一般分为两大类：①系统程序②应用程序
⑹硬件可以由软件来实现，软件也可以由硬件来实现，故软件与硬件的逻辑等价性。
第二章运算方法和运算器
1.计算机中常用的数据表示格式有两种：一是定点格式，二是浮点格式。
2.阶码位数多，表示数的范围大；尾数位数多，说明该数的精确度越高。
3.数的机器码表示：原码、反码、补码、移码表示法
4.浮点加、减法运算步骤：（0操作数检查）、（比较阶码大小并完成对阶）、（尾数求和运算）、（结果规格化处理）、（舍入处理）
第三章多层次的存储器
3.1.1存储器的分类：
1.按存取方式分：随机存储器和顺序存储器
2.按存储内容可变分：只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）
3.6 cache基本原理：
①cache解决的问题：为了解决cpu与主存之间速度不匹配问题；
②cache基于的原理：程序运行过程中具有（空间局部性）和（时间局部性）原理。
③cache实现是由（硬件）方式实现
④cache地址没有增加，容量也没有增加。
⑤cache命中率：（重点p91大题计算）
3.6.2 主存与cache的地址映射
①全相联映射方式：主存中的任意一块可以放在cache中的任意一行上优点：非常灵活缺点：比较电路难以设计和实现适用：适合于小容量cache采用
②直接映射方式：主存块只能拷贝到cache的一个特定位置上优点：硬件简单，成本低缺点：每个主存块只有一个固定的行位置可存放。
适用：适合需要大容量cache的场合。
③组相联映射方式：综合前面两者的优缺点。
3.6.3 替换策略
①最不经常使用（LFU）算法②近期最少使用（LRU）算法③随机替换
3.6.4 cache的写操作策略
①写回法②全写法③写一次法
3.7虚拟存储器
1.虚拟存储器：解决内存容量的不够问题。
2.虚存是在主存和辅存之外附加一些硬件和软件实现。
3.虚拟存储器的替换算法：FIFO算法、LRU算法、LFU算法
第四章指令系统
1.一条指令结构可用如下形式表示：
操作码OP表示：表示该指令应进行什么性质的操作。
地址码表示：操作数的地址
2.二地址指令格式中，从操作数的物理位置来说，可总结为三种类型：①存储器--存储器（SS）②寄存器--寄存器（RR）③寄存器--存储器（RS）
3.一个指令系统中，指令字长度不一样。
4.指令的寻址方式：顺序寻址方式、跳跃寻址方式
5.立即寻址与寄存器寻址相比，立即寻址速度快。
6.常用的三种偏移寻址是：相对寻址、基址寻址、变址寻址
第五章中央处理器
5.1.1 cpu的功能：
①指令控制②操作控制③时间控制④数据控制
2. cpu 的组成：由运算器和控制器组成。
（现今cpu由运算器、控制器和cache三部分组成。
3.运算器由算术逻辑单元（ALU）、通用寄存器、数据缓冲寄存器DR和状态条件寄存器PSW组成。
4.cpu中的主要寄存器：
①指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条指令。
②程序计数器（PC）：下条指令的执行地址且自加1.
③数据缓冲寄存器（DR）：用来暂时存放ALU的运算结果。
④数据地址寄存器（AR）：保存当前cpu所访问的数据cache存储器中单元的地址
⑤通用寄存器（R0--R3）
⑥状态字寄存器（PSW）
5.任何一条指令取址微指令一样，不同的在执行阶段。
6. cpu从（主存）中取出一条指令并执行该指令的时间叫（指令周期），它通常包含若干个（cpu周期），而后者又包含若干个（时钟周期）。
7.指令一旦结束，就进入公操作。
（取指令可认为是公操作）
5.4微程序控制器
1.微程序设计技术是利用软件方法来设计硬件的一门技术。
2.微程序控制基本原理：仿照通常结题程序的方法，把操作信号
编制成所谓的“微指令”，存放到一个只读存储器里。
当机器运行时，一条又一条的读出这些指令，从而产生全机所需要的各种操作控制信号，使相应的部件执行所规定的操作。
3.一个微指令由若干个微命令组成，其中微指令包括微命令和下地址。
4.微程序控制器组成原理：
①控制存储器：用来存放实现全部指令系统的微程序，它是一种只读型存储器。
②微指令寄存器：用来存放由控制存储器读出的一条微指令信息。
③地址转移逻辑：
5.微指令格式：水平型微指令、垂直型微指令
5.6流水cpu
1.计算机并行处理技术主要的三种形式：①时间并行（流水线技术）②空间并行（设置重复的硬件资源）③时间并行 + 空间并行（现在计算机使用的）
2.流水线中的主要问题：
①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同一个功能部件所发生的冲突。
②数据相关：在一个程序中，必须等前一条指令执行完毕后，才能执行后一条指令，那么这两条指令就是数据相关。
③控制相关：冲突是由转移指令引起的。
第六章总线系统
1.总线特性：物理特性、时间特性、功能特性、电气特性。
2.总线按其功能可分为：地址总线、控制总线、数据总线。
3.计算机系统中，传输信息采用三种方式：串行传送（每次只传送一位）、并行传送（一次传送若干位）和分时传送。
4.仲裁方式分：集中式仲裁和分布式仲裁
5.集中式仲裁：
①链式查询方式（菊花链式对电路故障最敏感）
②计数器定时查询方式
③独立请求方式（响应最快）
6.总线的定时：同步定时、异步定时
7.总线的一次信息传送过程，大致可以分为如下五个阶段，（请求总线），（总线仲裁），（寻址（目的地址）），（信息传送），（状态返回（或错误报告））。
第七章外存与I/O设备
重点p216及p217
第八章输入输出系统
1.信息交换方式：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
2.程序查询方式与程序中断方式相比，程序中断方式cpu利用率高。
3.中断的条件：当进入公操作的时候才可以进行中断。
4.中断源确定中断服务子程序入口，由中断向量指明。
5.微程序的入口地址由地址码确定。
6.DMA数据块传送过程三个阶段：传送前预处理、正式传送、传送后处理。