计算机组成原理知识点总结50932
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。
(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。
计算机组成原理-知识点汇总

《计算机组成原理》80个重要知识点汇总1、硬件包括中央处理器、存储器、外部设备和各类总线等。
1)中央处理器(处理器/CPU):核心部件,用于执令的执行。
2)存储器:内存和外存3)外部设备(简称外设,也称I/O设备):输入、输出设备。
4)总线:用于在部件之间传输信息。
2、软件1)系统软件: 操作系统(O/S)2)应用软件: 电子邮件、文字表格软件等。
3、计算机层次结构指令集体系结构ISA(简称体系结构或系统结构):连接软件和硬件的一个“桥梁”,是一台计机可以执行的所有指令集合。
微体系结构(简称微架构):具体实现的组织。
是由逻辑电路实现的,而逻辑电路又是按照特定的器件技术实现的。
编程语言低级语言:和运行计算机底层结构密切相关。
例:机器语言汇编语言:是一种机器语言的符号表示语言,通过用简短的英文符号和二进制代码建立对应关系。
高级语言:和底层计算机结构关联不大,大部分编程语言都是高级语言。
翻译程序:源程序→目标程序。
汇编程序:也称汇编器,将汇编语言源程序翻译成机器语言目标程序。
解释程序(解释器):将源程序中的语句逐条解释,转换成机器指令执行。
编译程序(编译器):将高级语言源程序翻译成汇编或机器语言目标程序。
4、冯诺依曼结构基本思想(1)采用“存储程序”工作方式。
存储程序: 指将编好的程序和原始数据送入主存并能自动执行的过程。
(2)计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部件组成。
运算器:进行算术和逻辑运算。
控制器:自动执行指令。
存储器:存放数据和指令输入、输出设备:便于操作人员使用计算机。
(3)计算机内部以二进制形式表示指令和数据。
5、冯诺依曼结构模型机通用寄存器组:由若干个通用寄存器组成,用于存放操作数或操作数的地址。
标志寄存器:用来存放ALU运算得到的一些标志信息。
程序计数器(PC):用来存放将要执行的下一条指令的地址。
指令寄存器(IR):用于存放从主存储器读出的指令。
主存地址:每个存储单元的唯一编号。
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。
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。
(全网做比较最全的)计算机组成原理总结及知识网图(点赞收藏

(全网做比较最全的)计算机组成原理总结及知识网图(点赞收藏第一章计算机系统概述知识网图冯诺依曼机的特点:1、计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备5大部件组成。
2、指令和数据以同等地位存储在存储器中,并可按地址寻址。
3、指令和数据均用二进制代码表示。
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、早期的冯诺依曼机以运算器为中心,输入/输出设备通过运算器和存储器传送数据。
不同级别的语言:机器语言: (二进制语言)计算机唯一可以直接识别和执行的语言。
汇编语言:用英文单词或其缩写代替二进制的指令代码,易于人们记忆和理解。
高级语言:为方便程序设计人员写出解决问题的处理方案和解题过程的程序。
计算机的工作过程:1、把程序和数据装入主存储器。
2、将源程序转换成可执行文件。
3、从可执行文件的首地址开始逐条执行指令。
计算机的性能指标:机器字长:指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数。
(通常与CPU的寄存器、加法器有关。
数据通路宽带:指数据总线一次所能并行传送信息的位数(指外部数据总线的宽度,与CPU内部的数据总线宽度有可能不同)主存容量:指主存储器所能存储信息的最大容量,通常以字节来衡量,也可用字数字长来表述存储容量。
运算速度1、吞吐量:指系统在单位时间内处理请求的数量2、响应时间:指从用户向计算机发送一个请求到系统对该请求做出响应并获得所需结果的等待时间。
通常包括CPU时间(运行一个程序所花费的时间)与等待时间(用于磁盘访问、存储器访问、I/O操作、操作系统开销等时间)主频和CPU时钟周期:1、CPU时钟周期:2、主频:CPI:执行一条程序所用的时钟周期数CPU执行时间:指运行一个程序所花费的时间。
CPU执行时间 = CPU时钟周期数/主频=(指令条数CPI)/主频MIPS、MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS 第二章数据的表示和运算知识网图在计算机系统内部,所有信息都用二进制进行编码的原因有以下几点:1.二进制只有0和1两种状态,使用有两个稳定状态的物理器件就可以表示二进制的每一位。
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《计算机组成原理》(白中英)复习第一章计算机系统概论电子数字计算机的分类(P1)通用计算机(超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机)和专用计算机。
计算机的性能指标(P5)数字计算机的五大部件及各自主要功能(P6)五大部件:存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。
存储器主要功能:保存原始数据和解题步骤。
运算器主要功能:进行算术、逻辑运算。
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。
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。
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。
计算机软件(P11)系统程序——用来管理整个计算机系统应用程序——按任务需要编制成的各种程序第二章运算方法和运算器课件+作业第三章内部存储器存储器的分类(P65)按存储介质分类:易失性:半导体存储器非易失性:磁表面存储器、磁芯存储器、光盘存储器按存取方式分类:存取时间与物理地址无关(随机访问):随机存储器RAM——在程序的执行过程中可读可写只读存储器ROM——在程序的执行过程中只读存取时间与物理地址有关(串行访问):顺序存取存储器磁带直接存取存储器磁盘按在计算机中的作用分类:主存储器:随机存储器RAM——静态RAM、动态RAM只读存储器ROM——MROM、PROM、EPROM、EEPROM Flash Memory高速缓冲存储器(Cache)辅助存储器——磁盘、磁带、光盘存储器的分级(P66)存储器三个主要特性的关系:速度、容量、价格/位多级存储器体系结构:高速缓冲存储器(cache)、主存储器、外存储器。
主存储器的技术指标(P67)存储容量:存储单元个数M×每单元位数N存取时间:从启动读(写)操作到操作完成的时间存取周期:两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间,时间单位为ns。
存储器带宽:单位时间里存储器所存取的信息量,位/秒、字节/每秒,是衡量数据传输速率的重要技术指标。
SRAM存储器(P67)基本存储元:用一个锁存器(触发器)作为存储元。
基本的静态存储元阵列(P68)双译码方式(P68)读周期、写周期、存取周期(P70)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)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)例题(P73)只读存储器ROM(P80)掩模ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash 存储器(P80-86)并行存储器(P86)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。
cache基本原理(P92)避免CPU“空等”现象CPU 和主存(DRAM)的速度差异程序访问的局部性原理cache由高速的SRAM组成cache的基本原理(P93)命中、未命中、命中率(P93)例题(P94)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。
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。
随机替换:从特定的行位置中随机地选取一行换出。
cache的写操作策略(P99)写回法、全写法、写一次法(P99-100)第四章指令系统指令系统(P103)程序、高级语言、机器语言、指令、指令系统、复杂指令系统计算机(CISC)、精简指令系统计算机(RISC)(P103)指令格式(P105)操作码:指令操作性质的二进制数代码地址码:指令中的地址码用来指出该指令的源操作数地址(一个或两个)、结果地址及下一条指令的地址。
三地址指令、二地址指令、一地址指令、零地址指令;三种二地址指令(SS、RR、RS)(P106)指令字长度、机器字长(P107)例题(P110)操作数类型(P110)地址数据、数值数据、字符数据、逻辑数据寻址方式(P112)确定本条指令的操作数地址,下一条欲执行指令的指令地址指令寻址顺序寻址——PC+1跳跃寻址——转移类指令数据寻址(P112-116)立即寻址——形式地址就是操作数直接寻址——有效地址由形式地址直接给出隐含寻址——操作数地址隐含在操作码中间接寻址——有效地址由形式地址间接提供寄存器寻址——有效地址即为寄存器编号寄存器间接寻址——有效地址在寄存器中基址寻址——有效地址=形式地址+基地址变址寻址——有效地址=形式地址+变址寄存器的内容相对寻址——有效地址=PC的内容+形式地址堆栈寻址——栈顶指针段寻址例题(P118)指令的分类(119)数据处理、数据存储、数据传送、程序控制RISC技术(P121)RISC——精简指令系统计算机CISC——复杂指令系统计算机RISC指令系统的特点(P121)第五章中央处理器CPU的功能(P127)指令控制、操作控制、时间控制、数据加工CPU的基本组成(P127)控制器、运算器、cacheCPU中的主要寄存器(P128)数据缓冲寄存器(DR)、指令寄存器(IR)、程序计数器(PC)、数据地址寄存器(AR)、通用寄存器、状态字寄存器(PSW)操作控制器的分类(P130)时序逻辑型:硬布线控制器存储逻辑型:微程序控制器指令周期(P131)取出并执行一条指令所需的全部时间。
指令周期、机器周期、时钟周期(P131)一个指令周期含若干个机器周期一个机器周期包含若干个时钟周期取指周期(数据流)(P132)执行周期(数据流)(P133—138)时序信号的作用和体制(P141)时序信号的基本体制是电位—脉冲制。
数据加在触发器的电位输入端D ,打入数据的控制信号加在触发器的时钟脉冲输入端CP。
电位高低表示数据是1还是0,要求打入数据的控制信号来之前电位信号必须已稳定。
节拍电位、节拍脉冲(P142)控制器的控制方式(P144)同步控制方式:即固定时序控制方式,各项操作都由统一的时序信号控制,在每个机器周期中产生统一数目的节拍电位和工作脉冲。
异步控制方式:不受统一的时钟周期(节拍)的约束;各操作之间的衔接与各部件之间的信息交换采取应答方式。
联合控制方式:同步控制和异步控制相结合的方式,大部分指令在固定的周期内完成,少数难以确定的操作采用异步方式。
微程序控制原理(P145)微程序控制是指运行一个微程序来实现一条机器指令的功能。
微程序控制的基本思想:仿照计算机的解题程序,把微操作控制信号编制成通常所说的“微指令”,再把这些微指令按时序先后排列成微程序,将其存放在一个只读存储器里,当计算机执行指令时,一条条地读出这些微指令,从而产生相应的操作控制信号,控制相应的部件执行规定的操作。
微程序、微指令、微命令、微操作(P145)机器指令与微指令的关系(P150)微命令的编码方法(P151)直接表示法:微指令的每一位代表一个微命令,不需要译码。
编码表示法:把一组相斥性的微命令信号组成一个小组(即一个字段),然后通过小组(字段)译码器对每一个微命令信号进行译码,译码输出作为操作控制信号。
混合表示法:把直接表示法与字段编码表示法混合使用,以便能综合考虑微指令字长、灵活性、速度等方面的要求。
微指令格式(P153)水平型微指令:是指一次能定义并能并行执行多个微命令的微指令。
垂直型微指令:微指令中设置微操作码字段,采用微操作码编译法,由微操作码规定微指令的功能,称为垂直型微指令。
垂直型微指令的结构类似于机器指令的结构。
硬连线控制器(P155)基本思想:通过逻辑电路直接连线而产生的,又称为组合逻辑控制方式。
这种逻辑电路是一种由门电路和触发器构成的复杂树形逻辑网络。
三个输入:来自指令操作码译码器的输出;来自执行部件的反馈信息;来自时序产生器的时序信号,包括节拍电位信号M和节拍脉冲信号T。
一个输出:微操作控制信号硬布线控制器的基本原理:某一微操作控制信号C用一个逻辑函数来表达。
并行处理技术(P161)并行性的概念:问题中具有可以同时进行运算或操作的特性。
时间并行:让多个处理过程在时间上相互错开,轮流使用同一套硬件设备的各个部件,以加快硬件周转而赢得速度,实现方式就是采用流水处理部件。
空间并行:以数量取胜。
它能真正的体现同时性时间+空间并行:综合应用。
Pentium中采用了超标量流水线技术。
流水线的分类(P163)指令流水线:指指令步骤的并行。
将指令流的处理过程划分为取指令、译码、取操作数、执行、写回等几个并行处理的过程段。
算术流水线:指运算操作步骤的并行。
如流水加法器、流水乘法器、流水除法器等。
处理机流水线:是指程序步骤的并行。
由一串级联的处理机构成流水线的各个过程段,每台处理机负责某一特定的任务。
流水线中的主要问题(P164)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一个功能部件所发生的冲突。
数据相关:在一个程序中,如果必须等前一条指令执行完毕后,才能执行后一条指令。
解决数据相关冲突的办法:为了解决数据相关冲突,流水CPU的运算器中特意设置若干运算结果缓冲寄存器,暂时保留运算结果,以便于后继指令直接使用,称为“向前”或定向传送技术。
控制相关:由转移指令引起的。
解决控制相关冲突的办法:延迟转移法、转移预测法。
例题(P165)第六章总线系统总线的概念(P184)总线是构成计算机系统的互联机构,是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。
总线的分类(P184)内部总线——CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。
系统总线——CPU和计算机系统中其他高速功能部件相互连接的总线。
按系统传输信息的不同,又可分为三类:数据总线,地址总线和控制总线。
I/O总线——中、低速I/O设备之间互相连接的总线。
总线性能指标(P185)总线宽度:指数据总线的根数。
寻址能力:取决于地址总线的根数。