计算机体系结构知识点汇总
计算机四大基础知识点总结
计算机四大基础知识点总结计算机是现代社会不可或缺的一部分，它已经深入到我们的生活中的方方面面。
无论是工作、学习还是娱乐，我们都需要计算机来帮助我们处理数据、提高效率。
而要深入理解计算机，首先需要掌握计算机的四大基础知识点，包括计算机组织与体系结构、操作系统、数据结构与算法，以及编程语言。
一、计算机组织与体系结构1. 计算机的基本组成计算机主要由中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、输入设备、输出设备和存储设备组成。
CPU是计算机的“大脑”，它负责执行指令、控制数据流通。
RAM是计算机的临时存储区域，用来存储数据和程序。
输入设备是用来输入数据和指令的设备，比如键盘、鼠标等。
输出设备是用来展示计算结果的设备，比如显示器、打印机等。
存储设备是用来长期存储数据和程序的设备，比如硬盘、光盘等。
2. 计算机的体系结构计算机的体系结构包括指令系统、总线结构、存储系统和输入/输出系统。
指令系统是CPU执行指令的集合，包括指令格式、寻址方式和指令执行的时序规定。
总线结构用于连接 CPU、内存和输入/输出设备，传输数据和指令。
存储系统包括RAM和存储设备，用来存储数据和程序。
输入/输出系统负责将数据从输入设备传输到存储设备或输出设备，以及从存储设备传输到输出设备。
3. 计算机的工作原理计算机工作的基本原理可以概括为：输入、处理、输出和存储。
首先，计算机通过输入设备接收数据和指令。
然后，CPU根据指令执行相应的运算和逻辑操作，得到结果。
最后，计算机将结果通过输出设备展示给用户，同时也会将数据和程序存储在存储设备里。
4. 计算机的性能指标计算机的性能指标包括速度、存储容量和可靠性。
速度是指计算机执行任务的快慢，通常用处理器的主频来表示。
存储容量是指计算机能够存储数据和程序的大小，通常用RAM和硬盘容量来表示。
可靠性是指计算机运行稳定性和故障率，通常用故障率和平均时间故障间隔来表示。
二、操作系统1. 操作系统的功能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用户与计算机的接口。
职高高三计算机知识点汇总
职高高三计算机知识点汇总一、计算机基础知识1. 计算机概述计算机是一种能够按照程序指令自动进行信息处理的电子设备。
它由硬件系统和软件系统两部分组成，硬件是计算机的物理基础，包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘等，而软件则是指挥硬件工作的程序集合。
2. 计算机硬件- 中央处理器（CPU）：计算机的大脑，负责执行程序指令。
- 内存（RAM）：临时存储数据和程序，对计算机的运行速度有直接影响。
- 硬盘（HDD/SSD）：长期存储数据，SSD相比HDD具有更快的读写速度。
- 显卡（GPU）：处理与显示相关的计算，对于图形处理和游戏性能至关重要。
- 外围设备：如显示器、键盘、鼠标等，是用户与计算机交互的接口。
3. 计算机软件- 操作系统（OS）：管理计算机硬件资源，提供用户界面和应用程序运行环境。
- 应用软件：为特定任务设计，如文字处理、图像编辑、数据库管理等。
- 编程软件：用于编写和调试代码，包括集成开发环境（IDE）和编译器等。
二、操作系统与网络基础1. 操作系统原理操作系统是计算机系统的核心软件，它负责管理和协调计算机的硬件资源，提供用户界面和应用程序运行的软件平台。
常见的操作系统有Windows、macOS、Linux等。
2. 网络基础计算机网络是由多个计算机设备通过通信线路连接起来的集合，它们可以共享资源和信息。
网络的基本概念包括IP地址、子网掩码、路由器、交换机等。
网络协议如TCP/IP规定了数据传输的标准和流程。
3. 网络安全网络安全关注于保护网络和数据不受未授权访问、破坏或窃取。
常见的安全措施包括防火墙、杀毒软件、加密技术和安全更新。
三、编程语言与算法1. 编程语言基础编程语言是用于编写程序的标准化通信代码，它允许开发者给计算机下达指令。
常见的编程语言包括Python、Java、C++、JavaScript 等。
2. 编程基本概念- 变量：用于存储数据的容器。
- 数据类型：定义变量可以存储的数据种类，如整数、浮点数、字符串等。
计算机组成原理知识点汇总
计算机组成原理知识点汇总本文将计算机组成原理的知识点做了系统的整理，方便大家系统学习。
如果您正在学习计算机体系结构，可以按照本文的知识点进行扩展学习。
计算机体系结构一、发展历史1.1946 ENIAC2.冯诺依曼EDVAC1)计算机思想：二进制存储控制2)计算机组成控制器运算器存储器输入输出3)时间轴a)代际划分第一代计算机1946-1957 电子管第二代计算机1958-1964 晶体管第三代计算机1965-1972 中、小规模集成电路第四代计算机1972~至今超大规模集成电路b)我国计算机发展2009研发出天河一号2010天河一号A 成为最快计算机2017神威太湖一号位于榜首4)辅助技术：CADCAMCAECAICIMS二、相关计算1.容量单位1B=8 bit1KB = 2^10 B= 1024 BTB PB EB ZB YB BB NB DB2.进制转换1)二进制、八进制、十进制、十六进制2)换算方法：统一换算成十进制，在转换为其他进制十进制转换为二进制十进制除以2 保留余数倒数3)各个进制的小数点转换：当前位数的值*（1/(进制^位数)）3.二进制码表示1)原码：表示范围-2^(n-1)-1 ~ 2^(n-1)-1如8位的就是-127~1272)反码：正数的反码等于补码负数的反码等于除符号位以外取反3)补码：正数的补码=反码负数的补码=反码+1表示范围-2^(n-1) ~ 2^(n-1)-1如8位的就是-128~127 -128的补码是1000000 人为规定4)移码补码的符号位取反5)特性00的补码、移码相同6)运算原码运算反码运算补码运算4.校验码1)奇偶校验码：根据1的位数1位数为奇数则是奇数校验码2)循环冗余CRC：多项式模2除法只能检错不能纠错3)海明校验码：有纠错功能5.ASCII编码1)汉字编码6.浮点数表示三、中央处理器CPU1.组成结构1)运算器a)作用：完成算术和逻辑运算，实现数据加工与处理b)组成：i.算术与逻辑计算单元ALUii.累加器AC（为ALU提供工作区，暂存ALU的操作数或运算结果）iii.状态字寄存器PSW：表征当前运算的状态及程序的工作方式一个保存各种状态条件标志的寄存器保存中断和系统工作状态等信息iv.寄存器组v.多路转换器2)控制器a)作用：取指令分析指令执行指令b)指令的组成指令码操作码c)内部寄存器i.程序计数器PC保存下一条指令的地址ii.指令寄存器IR保存当前执行的指令地址iii.指令译码器对IR中的指令的操作码进行译码iv.关系从PC中取出指令地址，送入IR，由译码器译码以后执行3)寄存器组a)数据寄存器DRi.暂时存放由主存储器读出的一条指令或一个数据字ii.作用作为CPU与外部存储设备的中转站弥补CPU与外部存储设备的速度差异b)地址寄存器AR用来保存当前CPU访问的主存的地址，直到主存信息读取完毕4)内部总线2.指令系统1)周期a)时钟周期：振荡周期计算机中最小、最基本的时间单位，一个时钟周期内，CPU只完成一个基本动作b)机器周期：完成一项基本操作的时间c)指令周期：完成一条指令需要的时间2)周期关系一条指令周期包含若干机器周期，一个机器周期包含若干时钟周期指令周期>机器周期>时钟周期3)流水线技术Pipeline程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术4)指令集a)复杂指令集CISCi.指令系统复杂，指令数目多ii.设有专用寄存器iii.指令字长不固定，指令格式多，寻址方式多iv.可访存指令不受限制v.各种指令的执行时间差大vi.采用微程序控制器vii.难以用优化编译生成高效的目标代码b)精简指令集RISCi.选取使用频度较高的简单指令以及很有用但不复杂的指令ii.指令长度固定，指令格式种类少，寻址方式种类少iii.只有取数、存数指令访问存储器，其余指令的操作都在寄存器中完成iv.CPU 中有多个通用寄存器v.采用流水线技术，大部分指令在一个时钟周期内完成vi.控制器采用组合逻辑控制为主vii.采用优化编译技术3.寻址方式1)数据寻址a)立即寻址：操作数包含在指令中b)直接寻址：操作数位于内存中，指令中直接给出操作数的内存地址c)间接寻址：操作数位于内存中，指令中给出操作数地址的地址d)寄存器寻址：操作数存放寄存器中，指令中给出存放操作数的寄存器名e)寄存器间接寻址：操作数存放在内存中，操作数的内存地址位于某个寄存器中f)变址寻址：指令给出的形式地址A 与编制寄存器Rx 的内容相加，形成操作数有效地址；应用广泛如一组连续存放在主存中的数据g)基址寻址基址寄存器Rb 的内容与形式地址A 相加，形成操作数有效地址；基址寻址和变址寻址在形成有效地址时所用的算法是相同的；变址寻址是面向用户的，用于访问字符串、向量和数组等成批数据；基址寻址用于逻辑地址和物理地址的变换，解决程序在主存中的再定位和扩大寻址空间h)相对寻址：基址寻址的一种变通，由程序计数器PC 提供基准地址i)隐含寻址：指令中不明显地给出操作数的地址，其操作数的地址隐含在操作码或某个寄存器中j)堆栈寻址2)指令寻址a)顺序寻址：程序计数器PC +1b)跳跃寻址：程序转移执行时的指令寻址方式，它通过转移类指令实现4.性能指标1)主频a)计算机的时钟频率b)时钟周期=1/主频c)单位是GHzd)时钟频率为1GHz，时钟信号周期等于1ns 时钟频率为2GHz，时钟周期为0.5ns2)字长8位32位64位3)MIPS：每秒处理百万级的机器语言指令数4)MFLOPS：每秒百万个浮点操作，反映浮点运算情况5)CPI：每条指令的时钟周期数6)平均无故障时间MTBF：Mean Time Between Failure多次相继失效之间的平均时间该指标和故障率衡量系统的可靠性7)平均修复时间MTTR：多次故障发生到系统修复后的平均时间间隔。
学习计算机科学中的必备知识点
学习计算机科学中的必备知识点计算机科学作为一门现代科学，涉及广泛而深入的内容。
对于计算机科学的学习者来说，了解和掌握必备的知识点是非常重要的。
本文将介绍一些学习计算机科学时必备的知识点，帮助读者建立起对计算机科学的全面认识。
一、计算机体系结构计算机体系结构是计算机科学的基础。
它涉及计算机的硬件组成，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等。
学习计算机体系结构，可以了解计算机的工作原理和各个组件之间的关系。
1.1 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的主要组成部分，负责执行计算机程序中的指令。
了解CPU的工作原理、指令集和运算方式，对于理解计算机的计算能力和性能提升具有重要意义。
1.2 存储器存储器是计算机用于存储数据和程序的地方。
了解不同类型的存储器，包括主存储器（RAM）、缓存和辅助存储器（硬盘、固态硬盘等），有助于理解计算机存储数据的方式和性能优化的方法。
1.3 输入输出设备输入输出设备是与计算机进行信息交互的接口，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。
了解输入输出设备的原理和工作方式，可以帮助开发人员设计用户友好的界面和实现数据的输入输出。
二、数据结构与算法数据结构与算法是计算机科学中非常重要的一个领域。
数据结构涉及如何组织和处理数据，而算法则是解决问题的方法和步骤。
2.1 数组与链表数组和链表是最基本的数据结构之一，它们用于存储和操作一组数据。
了解数组和链表的特点、操作和性能，对于后续学习更复杂的数据结构和算法有重要的基础作用。
2.2 栈与队列栈和队列是常用的数据结构，用于存储和操作数据的先进先出或后进先出规则。
了解栈和队列的特点和应用场景，对于编写高效的程序和解决实际问题非常有帮助。
2.3 树与图树和图是更复杂的数据结构，用于描述具有层次结构和网络结构的数据。
了解树和图的表示方法和遍历方式，可以帮助解决更复杂的问题，如网络路由、社交网络分析等。
2.4 排序与搜索算法排序和搜索是计算机科学中常见的问题，有着广泛的应用。
知识点归纳 计算机架构中的指令集与存储器层次结构
知识点归纳计算机架构中的指令集与存储器层次结构计算机架构中的指令集与存储器层次结构计算机架构是计算机系统的基本组成和工作原理的体系结构，它包括指令集和存储器层次结构。
指令集是计算机的机器指令集合，用于操作和控制计算机硬件；而存储器层次结构则是计算机系统中处理器和主存之间的一系列存储器层级，用于加快数据访问速度和提高系统性能。
本文将对计算机架构中的指令集与存储器层次结构进行归纳总结。
一、指令集1.1 CISC指令集体系结构CISC（Complex Instruction Set Computer）指令集体系结构为每个操作提供了丰富的指令集，具有指令编码短、程序紧凑的特点。
CISC计算机的指令集设计考虑了高级语言并提供了高级指令，但指令复杂度高，执行速度较慢。
1.2 RISC指令集体系结构RISC（Reduced Instruction Set Computer）指令集体系结构精简了指令集，每个操作都由一条简单、固定长度的指令来实现。
RISC计算机的指令集设计追求指令的简洁性和执行速度，但需要编译器对指令进行优化，使得程序执行更加高效。
1.3 x86指令集x86指令集是当前主流的个人计算机指令集，其结构可以看作是CISC和RISC的混合形式。
x86指令集保留了一部分CISC指令，同时加入了一些RISC特性，以提高指令执行的效率。
二、存储器层次结构2.1 高速缓存（Cache）高速缓存是存储器层次结构中最接近处理器的一级缓存，用于存放处理器频繁访问的数据和指令。
高速缓存分为L1缓存和L2缓存，其中L1缓存位于处理器内部，速度最快，容量较小；L2缓存位于处理器外部，速度较慢，容量较大。
2.2 主存（Main Memory）主存是计算机中用于存储程序和数据的主要存储器，也是计算机存储器层次结构中相对较慢的部分。
主存的存取速度相对较慢，但容量较大。
2.3 辅助存储器辅助存储器用于存储程序和数据的永久性存储，通常采用磁盘、固态硬盘或者磁带等形式。
计算机体系结构重点总结
1.、Amdahl定律:某部件应用越频繁,当提高该部件性能时,整机性能也提高的越多;整机的性能加速不可能大于在原机器中除该部件外所有其它部件运行时间的百分比的倒数1/(1-F)。
F定义为采用先进高速部件的那部分程序在未采用先进高速部件的计算机上运行的时间占总时间的百分比，则F= 采用高速部件的任务在老计算机上运行的时间整个任务在老计算机上运行的时间同时将S定义为先进高速部件与老部件的性能，则S= 老部件完成该功能的时间先进高速部件完成该功能的时间而采用了高速部件后整机性能提高比，即Speedup = T old = 1T new (1－F)+F/S某种硬件增强技术，可使执行速度提高10倍，在采用增强技术的计算机上测出其使用率是50%。
根据Amdahl定律计算：⑴采用增强技术后计算机性能加速比是多少？⑵未采用增强技术运行的部件在不采用增强技术的机器上运行时的时间比例。
2、（1）90/10局部性规则：程序花费90%的执行时间运行指令集中10%的指令代码。
这就是说在指令集中所有的指令只有10%指令是常用的，而另外90%指令的使用率合起来只有10%。
（2）时间局部性：如果某一参数被引用，那它不久将再次被引用。
这里指出了程序执行时在时间上的局部性（3）空间局部性：如果某一参数被引用，那它附近的参数不久也将被引用。
指出程序执行时地址空间上的局部性。
3、计算机的性能是指在计算机上完成用户的应用任务所需的时间长短。
完成同样任务所需的时间越短，计算机的性能越好。
（考判断）4、衡量计算机性能的参数：响应时间是指计算机系统完成某一任务(程序)所花费的时间。
5、如果用速度来评价性能，我们称“高”为性能好；如果用响应时间来评价性能，我们称“短”为性能好。
（考判断）6、计算机整机性能分成两部分：一是CPU执行程序的时间，二是等待时间。
提高计算机性能就是提高CPU性能和减少等待时间。
cpu性能因子CPI：每条指令的平均时钟周期数(clock cycles per instruction)，CPI=CPU花费的时钟数/CPU执行的总指令数CPUtime =指令数× CPI ×时钟周期==I× CPI ×τ8、CPU性能因子：（1）时钟频率（f）（2）CPI（3）指令数（I）（考填空）CPU性能 =1/CPU time= f / ( I×CPI )计算机性能常用指标：(1)MIPS(million instruction per second)MIPS的意思是每秒钟执行的百万条指令数。
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。
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第一章计算机体系结构的基本概念 1.计算机系统结构的经典定义 程序员所看到的计算机属性，即概念性结构与功能特性。 2.透明性 在计算机技术中，把这种本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好像不存在的概念称为透明性。
3.系列机 由同一厂家生产的具有相同系统结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的计算机。
4.常见的计算机系统结构分类法有两种：Flynn分类法、冯氏分类法 Flynn分类法把计算机系统的结构分为4类： 单指令流单数据流(SISD) 单指令流多数据流(SIMD) 多指令流单数据流(MISD) 多指令流多数据流(MIMD)
5.
改进后程序的总执行时间 系统加速比为改进前与改进后总执行时间之比 6. CPI（Cycles Per Instruction）:每条指令执行的平均时钟周期数 CPI = 执行程序所需的时钟周期数／IC 7. 存储程序原理的基本点：指令驱动
8. 冯·诺依曼结构的主要特点 1.以运算器为中心。 2.在存储器中，指令和数据同等对待。 指令和数据一样可以进行运算，即由指令组成的程序是可以修改的。 3.存储器是按地址访问、按顺序线性编址的一维结构，每个单元的位数是固定的。 4.指令的执行是顺序的 5.指令由操作码和地址码组成。 6.指令和数据均以二进制编码表示，采用二进制运算。
9.软件的可移植性 一个软件可以不经修改或者只需少量修改就可以由一台计算机移植到另一台计算机上正确地运行。差别只是执行时间的不同。我们称这两台计算机是软件兼容的。 实现可移植性的常用方法:采用系列机、模拟与仿真、统一高级语言 。
软件兼容： 向上（下）兼容：按某档机器编制的程序，不加修改就能运行于比它高（低）档的机器。 向前（后）兼容：按某个时期投入市场的某种型号机器编制的程序，不加修改地就能运行于在它之前（后）投入市场的机器。
向后兼容是系列机的根本特征。
兼容机：由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机 。 10.并行性：计算机系统在同一时刻或者同一时间间隔内进行多种运算或操作。
同时性：两个或两个以上的事件在同一时刻发生。 并发性：两个或两个以上的事件在同一时间间隔内发生。
从处理数据的角度来看，并行性等级从低到高可分为： 1.字串位串：每次只对一个字的一位进行处理。
最基本的串行处理方式，不存在并行性。 2．字串位并：同时对一个字的全部位进行处理，不同字之间是串行的。
开始出现并行性。 3.字并位串：同时对许多字的同一位（称为位片）进行处理。
具有较高的并行性。 4.全并行：同时对许多字的全部位或部分位进行处理。
最高一级的并行。
从执行程序的角度来看，并行性等级从低到高可分为： 1.指令内部并行：单条指令中各微操作之间的并行。
2.指令级并行：并行执行两条或两条以上的指令。
3.线程级并行：并行执行两个或两个以上的线程。
通常是以一个进程内派生的多个线程为调度单位。 4.任务级或过程级并行：并行执行两个或两个以上的过程或任务（程序段）
以子程序或进程为调度单元。 5.作业或程序级并行：并行执行两个或两个以上的作业或程序。
提高并行性的技术途径： 1.时间重叠 引入时间因素，让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转而赢得速度。
2.资源重复 引入空间因素，以数量取胜。通过重复设置硬件资源，大幅度地提高计算机系统的性能。
3.资源共享 这是一种软件方法，它使多个任务按一定时间顺序轮流使用同一套硬件设备。
第二章 计算机指令集结构 1. CPU中用来存储操作数的存储单元的主要类型：堆栈、累加器、通用寄存器组 2. 通用寄存器型指令集结构进一步细分为3种类型 寄存器-寄存器型（RR型） 寄存器-存储器型（RM型） 存储器-存储器型（MM型）
3.指令集结构的设计 主要考虑3个因素：速度、成本、灵活性 对指令集的基本要求：完整性、规整性、高效率、兼容性
4.设计RISC机器遵循的原则 1.指令条数少而简单。只选取使用频度很高的指令，在此基础上补充一些最有用的指令。 2.采用简单而又统一的指令格式，并减少寻址方式；指令字长都为32位或64位。 3.指令的执行在单个机器周期内完成。(采用流水线机制) 4.只有load和store指令才能访问存储器，其他指令的操作都是在寄存器之间进行。 （即采用load-store结构） 5.大多数指令都采用硬连逻辑来实现。 6.强调优化编译器的作用，为高级语言程序生成优化的代码。 7.充分利用流水技术来提高性能。 5.指令由两部分组成：操作码、地址码 指令集的3种编码格式：变长编码格式、定长编码格式、混合型编码格式
第三章 流水线技术 1.流水线技术：把一个重复的过程分解为若干个子过程，每个子过程由专门的
功能部件来实现。把多个处理过程在时间上错开，依次通过各功能段，这样，每个子过程就可以与其他的子过程并行进行。
流水线中的每个子过程及其功能部件称为流水线的级或段，段与段相互连接形成流水线。流水线的段数称为流水线的深度。
通过时间：第一个任务从进入流水线到流出结果所需的时间。
排空时间：最后一个任务从进入流水线到流出结果所需的时间。
2.分类 1.单功能流水线与多功能流水线 单功能流水线：只能完成一种固定功能的流水线。 多功能流水线：流水线的各段可以进行不同的连接，以实现不同的功能。 2.静态流水线与动态流水线 静态流水线：在同一时间内，多功能流水线中的各段只能按同一种功能的连接方式工作。 动态流水线：在同一时间内，多功能流水线中的各段可以按照不同的方式连接，同时执行多种功能。
3.部件级、处理机级及处理机间流水线 部件级流水线（运算操作流水线）：把处理机的算术逻辑运算部件分段，使得各种类型的运算操作能够按流水方式进行。 处理机级流水线（指令流水线）：把指令的解释执行过程按照流水方式处理。把一条指令的执行过程分解为若干个子过程，每个子过程在独立的功能部件中执行。 处理机间流水线（宏流水线）：它是由两个或者两个以上的处理机串行连接起来，对同一数据流进行处理，每个处理机完成整个任务中的一部分。
4.线性流水线与非线性流水线 线性流水线：流水线的各段串行连接，没有反馈回路。数据通过流水线中的各段时，每一个段最多只流过一次。 非线性流水线：流水线中除了有串行的连接外，还有反馈回路。
5.顺序流水线与乱序流水线 顺序流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序完全相同。每一个任务在流水线的各段中是一个跟着一个顺序流动的。 乱序流水线：流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序可以不同，允许后进入流水线的任务先完成（从输出端流出）。
6.标量处理机与向量流水处理机 标量处理机：处理机不具有向量数据表示和向量指令，仅对标量数据进行流水处理。 向量流水处理机：具有向量数据表示和向量指令的处理机。
3.吞吐率：在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出结果的数量。
KnTP
T
解决流水线瓶颈问题的常用方法:细分瓶颈段、重复设置瓶颈段。 加速比：完成同样一批任务，不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的
时间之比。 sk
TST
效率：流水线中的设备实际使用时间与整个运行时间的比值，即流水线设备的利用率。 nE
kn1
当流水线各段时间相等时，流水线的效率与吞吐率成正比。 nTP
Tk
Tk=(k+n-1) △t E=TP△t △t=T通过/m (m表示段数) 流水线的效率是流水线的实际加速比S与它的最大加速比k的比值。
SE=
k
nkS=
kn1
从时空图上看，效率就是n个任务占用的时空面积和k个段总的时空面积之比。
4.一条指令的执行过程分为以下5个周期： 1.取指令周期（IF） IR ← Mem[PC] 。 PC值加4。（假设每条指令占4个字节） 2.指令译码/读寄存器周期（ID） 译码。 用IR中的寄存器编号去访问通用寄存器组，读出所需的操作数。 3.执行/有效地址计算周期（EX）不同指令所进行的操作不同： 存储器访问指令：ALU把所指定的寄存器的内容与偏移量相加，形成用于访存的有效地址。 寄存器－寄存器ALU指令：ALU按照操作码指定的操作对从通用寄存器组中读取的数据进行运算。 寄存器－立即数ALU指令：ALU按照操作码指定的操作对从通用寄存器组中读取的第一操作数和立即数进行运算。 分支指令：ALU把偏移量与PC值相加，形成转移目标的地址。同时，对在前一个周期读出的操作数进行判断，确定分支是否成功。 4存储器访问／分支完成周期（MEM） 该周期处理的指令只有load、store和分支指令。其他类型的指令在此周期不做任何操作。 load和store指令 load指令：用上一个周期计算出的有效地址从存储器中读出相应的数据。 store指令：把指定的数据写入这个有效地址所指出的存储器单元。 分支指令 分支“成功”，就把转移目标地址送入PC。