计算机组成原理知识点总结

合集下载

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。

计算机组成原理知识点

计算机组成原理知识点

计算机组成原理知识点1. 冯·诺依曼体系结构:计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。

2. 运算器:计算机的核心部分,负责执行各种算术运算和逻辑运算。

3. 控制器:负责控制指令的执行次序和操作,包括指令的获取、解码和执行。

4. 存储器:用于存储计算机程序和数据,包括主存储器(RAM)和辅助存储器(硬盘、固态硬盘等)。

5. 输入设备:用于将外部数据或指令输入到计算机,包括键盘、鼠标、扫描仪等。

6. 输出设备:用于将计算机处理后的结果输出到外部,包括显示屏、打印机、音响等。

7. 指令集:计算机能够执行的全部指令的集合。

8. 指令的执行过程:指令的获取、解码、操作和存储四个步骤。

9. 计算机的时钟:用于统一各个部件的工作节奏。

10. 运算器的设计:包括算术逻辑单元(ALU)和寄存器的设计。

11. 控制器的设计:包括指令寄存器、程序计数器和指令译码器的设计。

12. 存储器的分类:根据访问方式可以分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。

13. 存储器的层级结构:由高速缓存、主存储器和辅助存储器组成,速度逐级递减,容量逐级递增。

14. 输入输出控制方式:包括程序控制方式、中断方式和直接存储器访问方式。

15. 总线的作用:用于数据和控制信息在计算机各个部件之间传输。

16. 总线的分类:根据传输数据的方式可以分为数据总线、地址总线和控制总线。

17. 中央处理器(CPU)的功能:包括指令的获取、解析、运算和存储。

18. 中央处理器的核心部分:由运算器和控制器组成。

19. 中央处理器的指令周期:包括取指周期、执行周期和存储周期。

20. 中央处理器的性能指标:包括时钟频率、主频和执行速度。

21. 程序和指令:程序是指一系列有序的指令集合,指令是计算机能够识别和执行的最小指令单元。

22. 计算机的存储方式:包括字节顺序、地址分配和寻址方式。

23. 输入输出设备的原理:包括数据传输、数据缓冲和数据控制。

计算机组成原理总结精选全文完整版

计算机组成原理总结精选全文完整版

可编辑修改精选全文完整版第一章计算机系统概论1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件?硬件和软件哪个更重要?解:P3计算机系统:由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。

计算机硬件:指计算机中的电子线路和物理装置。

计算机软件:计算机运行所需的程序及相关资料。

硬件和软件在计算机系统中相互依存,缺一不可,因此同样重要。

5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么?解:冯•诺依曼计算机的特点是:P8●计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成;●指令和数据以同同等地位存放于存储器内,并可以按地址访问;●指令和数据均用二进制表示;●指令由操作码、地址码两大部分组成,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;●指令在存储器中顺序存放,通常自动顺序取出执行;●机器以运算器为中心(原始冯•诺依曼机)。

7. 解释下列概念:主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。

解:P9-10主机:是计算机硬件的主体部分,由CPU和主存储器MM合成为主机。

CPU:中央处理器,是计算机硬件的核心部件,由运算器和控制器组成;(早期的运算器和控制器不在同一芯片上,现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE)。

主存:计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器,为计算机的主要工作存储器,可随机存取;由存储体、各种逻辑部件及控制电路组成。

存储单元:可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。

存储元件:存储一位二进制信息的物理元件,是存储器中最小的存储单位,又叫存储基元或存储元,不能单独存取。

存储字:一个存储单元所存二进制代码的逻辑单位。

存储字长:一个存储单元所存二进制代码的位数。

存储容量:存储器中可存二进制代码的总量;(通常主、辅存容量分开描述)。

机器字长:指CPU一次能处理的二进制数据的位数,通常与CPU的寄存器位数有关。

指令字长:一条指令的二进制代码位数。

计算机组成原理知识点汇总

计算机组成原理知识点汇总

计算机组成原理知识点汇总
计算机组成原理是一门计算机科学基础课程,它主要涉及计算机硬件结构和系统软件两个方面。

以下是一些知识点的汇总:
1. 计算机的基本组成:包括运算器、控制器、存储器和输入输出设备。

2. 计算机的存储器层次结构:主要包括寄存器、高速缓存、内存和外存,每一级存储器速度和价格都有所不同。

3. CPU的工作原理:CPU主要由控制器和ALU两部分组成,通过不同的指令和数据进行运算和控制,实现程序的执行。

4. 指令系统和编程:计算机执行的所有程序都是由一系列指令组成的,不同的指令可以执行不同的操作。

5. 总线和I/O系统:总线是连接不同部件的主要通道,而I/O系统则负责计算机与外部设备的数据传输和控制。

6. 中断和异常:计算机系统在执行程序时可能会遇到不正常的情况,这时就需要通过中断和异常机制来处理。

7. 计算机系统的性能分析与优化:通过各种性能指标和分析方法,可以对计算
机系统的性能进行评估和优化,以实现更高效的计算。

以上是计算机组成原理中的一些重要知识点,掌握它们对于理解计算机硬件和系统软件的设计和优化有重要的作用。

《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》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。

计算机组成原理考研知识点非常全汇编

计算机组成原理考研知识点非常全汇编

计算机组成原理考研知识点-非常全汇编一、计算机系统概述1.计算机的基本组成:计算机硬件系统、计算机软件系统、操作系统。

2.计算机的主要性能指标:运算速度、存储容量、输入输出能力、数据传输速率。

3.计算机的应用和发展趋势:人工智能、大数据、云计算、物联网等。

二、运算方法1.数值数据的表示:二进制数、十进制数、十六进制数、非数值数据的表示:字符、图形、音频、视频等。

2.运算方法:二进制数的运算、十进制数的运算、浮点数的运算、逻辑运算。

三、存储系统1.存储器的分类和特点:半导体存储器、磁表面存储器、光存储器。

2.内存储器的组成和编址方式:单元地址、字地址、字节地址、位地址。

3.外存储器的组成和特点:硬盘、U盘、移动硬盘等。

四、指令系统1.指令的组成和格式:指令操作码、指令地址码。

2.指令的分类和功能:算术运算指令、逻辑运算指令、移位指令等。

3.寻址方式:立即寻址、直接寻址、间接寻址等。

五、中央处理器1.CPU的组成和功能:运算器、控制器、寄存器组。

2.CPU的工作原理:指令的读取和执行、指令流水线技术。

3.CPU的性能指标:吞吐量、响应时间、时钟频率等。

六、输入输出系统1.I/O设备的分类和特点:键盘、鼠标、显示器等。

2.I/O接口的分类和功能:数据缓冲区、控制缓冲区、状态缓冲区等。

3.I/O方式:程序控制I/O、中断I/O、直接内存访问。

七、总线与主板1.总线的分类和功能:数据总线、地址总线、控制总线。

2.总线的基本组成和特点:单总线结构、多总线结构。

3.主板的组成和功能:芯片组、BIOS芯片、总线扩展插槽等。

八、并行计算机的组成和工作原理1.并行计算机的分类和特点:多处理器系统、分布式系统。

2.并行计算机的组成和工作原理:并行处理机、并行存储器等。

3.并行计算机的性能指标:并行度、吞吐量、响应时间等。

(完整版)计算机组成原理知识点总结(唐朔飞版)

(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。

计算机组成原理知识点总结

计算机组成原理知识点总结

计算机组成原理知识点总结计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程,涉及到计算机硬件的各个方面。

下面是对计算机组成原理的一些常见知识点的总结:1. 计算机的基本组成:计算机由中央处理器(CPU)、存储系统(主存储器和辅助存储器)、输入设备和输出设备组成。

2. 中央处理器(CPU):CPU是计算机的核心部件,负责执行指令和控制计算机的运算。

它包括运算器和控制器两个主要部件。

3. 存储系统:存储系统用于存储和访问计算机的数据和程序,分为主存储器(RAM)和辅助存储器(硬盘、固态硬盘等)两种。

主存储器是CPU直接访问的内存空间,辅助存储器则用于长期存储数据。

4. 输入设备和输出设备:输入设备将外部数据和指令输入到计算机中,输出设备将计算机处理后的结果输出给用户。

常见的输入设备有键盘、鼠标等,输出设备有显示器、打印机等。

5. 数据表示与运算:计算机使用二进制系统来表示和处理数据。

常见的数值表示方法有原码、反码和补码。

计算机可以对数据进行加、减、乘、除等基本运算。

6. 指令与程序:计算机通过指令集来执行各种操作。

指令包括操作码和操作数,操作码表示要执行的操作,操作数表示操作的对象。

程序是一系列指令的集合,通过指令的顺序执行来实现特定功能。

7. 控制器:控制器负责解析和执行指令,控制计算机的各个部件的动作,保证指令的正确执行顺序。

控制器包括指令寄存器、程序计数器和时序控制等模块。

8. 总线:计算机中各个部件之间通过总线进行数据和控制信号的传输。

主要包括数据总线、地址总线和控制总线三种。

9. 中断和异常:中断是指计算机在执行中断指令或外部事件发生时,强制暂停当前程序的执行,转而执行中断处理程序。

异常是指计算机执行指令时遇到的错误或特殊情况,需要进行异常处理。

10. 存储器层次结构:计算机的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多个层次。

不同层次的存储器根据访问速度和容量等特点,提供不同级别的数据存储和访问。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

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。

主频(主时钟的频率)度量单位是MHZ、GHZ;时钟周期(主频的倒数)度量单位是微秒、纳秒。

9、CPU执行时间:表示CPU执行一段程序所占用的CPU时间,可用下式计算CPU时间=CPU时钟周期数X CPU时钟周期长。

10、CPI:执行一条指令所需要的平均时钟周期数,可用下式计算CPI=执行某段程序所需的CPU时钟周期数/该程序包含的指令条数。

11、MIPS:平均每秒执行多少百万条定点指令数,用下式计算MIPS=指令条数/(程序执行时间×106)12、FLOPS:平均每秒执行浮点操作的次数,用来衡量机器浮点操作的性能,用下式计算FLOPS=程序中的浮点操作次数/程序执行时间(秒)第二章一、数据和文字的表示方式1、原码、补码、反码、移码的求法及表示范围。

(1)首先应明确机器字长(2)原码、补码、反码、移码的求法(3)表示范围2、补码加减法运算,加法运算溢出检测。

(1)补码加法运算规则(2)补码减法运算规则(3)变形补码表示法00表示正数11表示负数(4)变形补码运算:规则同补码加减法运算规则,双符号位数值化、参加运算。

(5)加法运算溢出检测1)单符号位法2)双符号位法参见例题、习题3、并行加法器的进位方法及逻辑表达式(1)直接从全加器的进位公式推导。

(2)串行进位:某位的运算必须等到下一位的进位传递来以后,才能开始。

也就是进位从最低位向最高位逐级传递,速度慢。

C1=G0+P0C0C2=G1+P1C1C3=G2+P2C2C4=G3+P3C3(3)并行进位:所有进位可以同时产生,实际上只依赖于数位本身、来自最低位的进位C0。

C1=G0+P0C0C2=G1+P1G0+P1P0C0C3=G2+P1G1+P2P1G0+P2P1P0C0C4=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G0+P3P2P1P0C0其中:G0=A0B0P0=A0+B0G1=A1B1P1=A1+B1G2=A2B2P2=A2+B2G3=A3B3P3= A3+B3Gi:进位产生函数,表示两个数位都为1Pi:进位传递函数,表示某位上的两个数位有一个为1,如果来自低位的进位为1,则肯定会产生进位。

4、浮点加减法运算方法。

λ比较阶码大小、对阶λ尾数加减法运算λ规格化处理λ尾数舍入处理λ溢出判断参见例题、习题5、流水线原理、时钟周期确定、时间公式、加速比、时空图(1)把一个任务分割为一系列的子任务,使各子任务在流水线中时间重叠、并行执行。

过程段Si之间重叠执行。

(2)时钟周期的确定第三章一、存储系统概念1、存储容量:指一个存储器中可以容纳的存储单元总数。

典型的存储单元存放一个字节,因此通常用字节数来表示,KB、MB、GB、TB。

2、存取时间:读操作时间指一次读操作命令发出到该操作完成、数据读出到数据总线上所经历的时间。

通常写操作时间等于读操作时间,故称为存取时间。

3、存取周期:也称读写周期,指连续启动两次读/写操作所需间隔的最小时间。

通常存储周期略大于存取时间,因为数据读出到总线上,还需要经过数据总线、CPU内部数据通路传递给控制器/运算器。

4、存储器带宽:单位时间里存储器可以存取的信息量,通常用位/秒、字节/秒表示。

二、存储器的分级结构。

对存储器的要求是容量大、速度快、成本低,但是在一个存储器中要求同时兼顾这三个方面的要求是困难的。

为了解决这方面的矛盾,目前在计算机系统中通常采用多级存储器体系结构,即高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。

CPU能直接访问高速缓冲存储器cache和内存;外存信息必须调入内存后才能为CPU进行处理。

1、高速缓冲存储器(cache):高速小容量半导体存储器,强调快速存取指令和数据;2、主存储器:介于cache与外存储器之间,用来存放计算机运行期间的大量程序和数据。

要求选取适当的存储容量和存取周期,使它能容纳系统的核心软件和较多的用户程序;3、外存储器:大容量辅助存储器,强调大的存储容量,以满足计算机的大容量存储要求,用来存放系统程序、应用程序、数据文件、数据库等。

三、SRAM存储器(P67)1、DRAM存储器(P70)基本存储元:由一个MOS晶体管和电容器组成的记忆电路。

存储原理:所存储的信息1或0由电容器上的电荷量来体现(充满电荷:1;没有电荷:0)。

一个DRAM存储元的写、读、刷新操作(P71)DRAM的刷新:集中式刷新和分散式刷新(P73)2、存储器容量的扩充(P73)位扩展——增加存储字长(P73)字扩展——增加存储字的数量(P73)字、位扩展(P74)d=设计要求的存储器容量\已知芯片存储容量 d为芯片数四、只读存储器ROM和闪速存储器1、只读存储器ROM分掩模ROM(无法修改)和可编程ROM,后者又分为一次性编程的PROM和多次编程的EPROM和E2PROM。

2、闪速存储器FLASH:写操作,读取操作,擦除操作。

3、并行存储器双端口存储器:指同一个存储器具有两组相互独立的读写控制线路。

多模块交叉存储器:连续地址分布在相邻的不同模块内,同一个模块内的地址都是不连续的。

对连续字的成块传送可实现多模块流水式并行存取,大大提高存储器的带宽。

五、cache存储器1、高速缓冲存储器cache的基本原理cache是一种高速缓冲存储器,为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术。

2、主存和cache均按照约定长度划分为若干块;主存中一个数据块调入到cache中,则将数据块地址(块编号)存放到相联存储器CAM中,将数据块内容存放在cache中;当CPU访问主存时,同时输出物理地址给主存、相联存储器CAM,控制逻辑判断所访问的块是否在cache中:若在,则命中,CPU直接访问cache。

若不在,则未命中,CPU直接访问主存,并将该单元所在数据块交换到cache中。

3、cache命中率相关计算:命中率h,Nc表示cache完成存储的总次数,Nm表示主存完成存取的总次数。

则有:h=Nc/Nc+Nm4、cache与主存的地址映射(P94)全相联映像:主存中的任一块可以映象到缓存中的任一块。

直接映像:每个缓存块可以和若干个主存块对应;每个主存块只能和一个缓存块对应。

组相联映像:某一主存块j按模u映射到缓存的第i组中的任一块。

5、替换算法(P98)先进先出算法(FIFO):把一组中最先调入cache的块替换出去,不需要随时记录各个块的使用情况,所以实现容易,开销小。

近期最少使用算法(LRU):将近期内长久未被访问过的行(块)换出。

每行设置一个计数器,cache每命中一次,命中行计数器清零,其它各行计数器增1。

当需要替换时,比较各特定行的计数值,将计数值最大的行换出。

最不经常使用(LFU):被访问的行计数器增加1,换值小的行,不能反映近期cache的访问情况。

6、随机替换:从特定的行位置中随机地选取一行换出。

第四章一、指令系统1、指令系统:一台计算机中所有机器指令的集合,称为这台计算机的指令系统。

指令系统是表征一台计算机性能的重要因素,其格式与功能直接影响机器的硬件结构、软件、适用范围等。

寻址方式:告诉计算机如何获取指令和运算所需要的操作数。

即如何提供将要执行的指令所在存储单元的物理地址;如何提供运算所需要的操作数所在存储单元的物理地址、或者操作数所在内部寄存器的编号。

2、CISC:指令条数多、结构形式复杂多样、寻址方式种类繁多、功能复杂多样、翻译执行效率低、很多指令难得用到。

CISC使计算机的研制周期长,难以保证正确性,不易调试、维护,大量使用频率很低的复杂指令浪费了系统硬件资源。

RISC:选取使用频率最高的一些简单指令,指令条数少,复杂功能通过宏指令实现;指令长度、格式、结构形式、寻址方式种类少,翻译执行效率高;只有取数/存数指令访问存储器,其余指令的操作均在CPU内部寄存器之间进行。

RISC 可缩短计算机的研制周期、易于保证正确性、调试、维护,系统硬件资源使用效率高。

第五章1、中央处理器基本概念指令周期:取出一条指令并执行这条指令所需要的时间。

微指令周期:从控制存储器中读出一条微指令的时间加上执行该条微指令的时间。

微命令:控制部件通过控制线向执行部件发送的各种控制信号/操作命令。

微操作:执行部件接收微命令以后所完成的操作,微操作是执行部件中最基本的、不可再分解的操作。

微指令:一组实现一定操作功能的微命令的组合形式,称为微指令。

由操作控制和顺序控制两大部分组成。

指令流水线:指指令执行步骤的并行。

将指令流的处理过程划分为取指令、指令译码、执行、写结果等几个并行处理的过程段。

2、CPU的功能。

(1)指令控制:控制程序的执行顺序;由于程序是一个指令序列,这些指令的相互顺序不能任意颠倒,必须严格按照程序规定的顺序进行。

相关文档
最新文档