计算机组成原理期末复习笔记

计算机组成原理期末复习笔记系统软件:操作系统或管理程序、汇编程序、高级语言的编译或解释程序、故障诊断或检测程序, 系统调试程序,数据库管理系统按照信息的形式和处理方式分，计算机可以分为数字计算机和模拟计算机。

负责将高级语言的源程序翻译成目标程序的软件称为编译软件数据，地址，控制冯诺依曼机原理1.计算机完成任务是由事先编号的程序完成的；2.计算机的程序被事先输入到存储器中，程序运算的结果，也被存放在存储器中。

3.计算机能自动连续地完成程序。

4.程序运行的所需要的信息和结果可以通输入\\输出设备完成。

5.计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备所组成；冯诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。

定点运算器只能用来定点数运算机器中用无符号数表示地址补码加减法是指操作数用补码表示，连同符号位直接相加减，减某数用加负某数的补码代替，结果的符号在运算中形成ASCII码用一个字节8位二进制位来表示一个十进制小数，转换成等值的n进制数时，可按整数部分除n取余小数部分乘n取整方法进行，小数转换不一定能算尽，只能算到满足要求的位数位数为止．某单片机的系统程序，不允许用户在执行时改变，则可以选用闪速存储器作为存储芯片。

存储单元是指存放一个字节的所有存储元的集合闪速存储器被称为固态盘相联存储器是指按内容指定方式进行寻址的存储器交叉存贮器实质上是一种模块式存贮器，它能并行执行多个独立的读写操作由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一次主存所花的时间较长，因此机器周期通常用主存中读取一个指令字的最短时间来规定1闪速存储器特别适合于便携式微型计算机系统，被誉为固态盘而成为代替磁盘的一种理想工具主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构。

前者采用空间并行技术，后者采用时间并行技术奔腾CPU中L2 CACHE（二级缓存）的内容是L1 Cache（一级缓存）的子集。

而L3 Cache（三级缓存）是L2 CACHE（二级缓存）子集（准确的写法：一级缓存（L1 CACHE），二级缓存（L2 CACHE），三级缓存（L3 CACHE））（现在的CPU都是分出几个级缓存不管是AMD 还是INTEL 除非是问INTEL的什么型、号是有几个缓存，都是多少）。

半导体SRAM靠触发器存储信息，半导体DRAM靠栅极电容存储信息提高存储器速度可采用哪些措施1、提高储存密度；2、提升寻址效率；3、增大接口带宽；4、增加缓存容量；5、改变读写机制，尽量采用直接存取。

cache 的命中率计算CPU中有哪些主要寄存器？简述这些寄存器的功能。

（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）：用来确定下一条指令的地址。

（3）地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址（4）缓冲寄存器（DR）：<1>作为CPU和内存、外部设备之间信息传送的中转站。

<2>补偿CPU和内存、外围设备之间在操作速度上的差别。

<3>在单累加器结构的运算器中，缓冲寄存器还可兼作为操作数寄存器（5）通用寄存器（AC）：当运算器的算术逻辑单元（ALU）执行全部算术和逻辑运算时，为ALU提供一个工作区。

（ 6）状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。

除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便2使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。

二填空题1.中央处理器CPU具有指令控制，操作控制，时间控制，数据加工等基本功能。

2．当今的CPU芯片除了包括定点运算器和控制器外，还包括 cache、浮点运算器和存储管理等部件。

3．CPU中至少要有如下六类寄存器：指令寄存器，程序计数器，地址寄存器，通用寄存器状态条件寄存器，缓冲寄存器。

4．CPU从存储器取出一条指令并执行这条指令的时间和称为指令周期。

5．硬联线控制器的基本思想是：某一微操作控制信号是指令操作码译码输出、时序信号、状态条件信号的函数。

6．在CPU中，指令寄存器的作用是保存当前正在执行的一条指令，程序计数器的作用是跟踪后继指令的地址，程序状态字寄存器PSW的作用是保存处理器的状态信息和中断优先级，地址寄存器的作用是保存CPU当前所访问的主存单元的地址。

7．CPU从生存取出一条指令并执行该指令的时间叫做指令周期，它常常用若干个机器周期来表示，而后者又包含有若干个时钟周期8．控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令，通常把这种控制命令叫做微命令，而执行部件接受此控制命令后所进行的操作叫做微操作9．微程序控制器主要由控制存储器、微指令寄存器、地址转移逻辑三大部分组成，其中控制存储器是只读型存储器，它用来存放微程序10．在机器的一个CPU周期中，一组实现一定操作功能的微命令的组合，构成一条微指令，它由操作控制和顺序控制两部分组成。

11．在微指令格式中，微命令的编码通常采用以下三种方法：（1）直接表示法（2）字段直接译码法（3）混合表示法。

12．在硬联线控制器中，把控制部件看作为产生专门固定时序控制信号的逻辑电路。

这种逻辑电路是一种由门电路和寄存器构成的复杂树形网络。

当执行不同的指令时，通过激活一系列彼此很不相同的控制信号来实现对指令的解释13．控制器主要包括指令寄存器、指令译码器、程序计数器和时序发生器14．CPU中，保存当前正在执行的指令的寄存器为指令寄存器，保存下条指令地址的寄存器为程序计数器，保存CPU访存地址的寄存器为内存地址寄存器15．任何一条机器指令的执行过程都是一个微操作序列的执行过程。

对于采用混合控制方式的现代计算机来说，任何指令的第一个机器周期必须是取指令机器周期。

16．微程序控制器的核心部件是控制存储器，它是一种只读存储器存储器。

17．CPU周期也称为机器周期，一个CPU周期包含若干个时钟周期.任何一条指令的指令周期至少需要2个CPU周期。

多总线结构的计算机系统，采用多口存贮器方法，对提高系统的吞吐率最有效3异步控制常用于单总线结构计算机中访问主存与外围设备中，作为其主要控制方式会产生直传总线请求的总线部件是高速外设．ＣＰＵ将一个字节型变量送到ＣＲＴ显示，ＣＲＴ总线接口中设有８位数据寄存器，则ＣＰＵ将该字节型变量的二进制码以并串行方式送到接口，再由接口发送到ＣＲＴ描述PCI总线中基本概念不正确的句子是:PCI设备一定是主设备,系统中只允许有一条PCI总线PCI总线的基本传输机制是猝发式传输。

以下描述中基本概念不正确的是PCI总线采用异步时序协议和分布式仲裁策略为了减轻总线负载，总线上的部件大都应具有部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通总线按其用法可以分成两种类型，即专用和非专用连接在单总线上的设备均以DMA或中断请求形式申请使用总线PCI总线是当前流行的总线，是一个高带宽且与处理器无关的标准总线，又是一个至关重要的层次总线。

微型计算机中的控制总线提供：所有存贮器和Ｉ／Ｏ设备的时序信号，所有存贮器和Ｉ／Ｏ设备的控制信号，来自Ｉ／Ｏ设备和存贮器的响应信号总线中地址线的功用是用于指定存贮器单元和Ｉ／Ｏ设备接口电路的选择地址2．在DMA方式下，将外设的数据传送到主存的路径为____A_______。

A 外设→总线→主存 C 外设→总线→处理器→主存B 外设→总线→DMAC→主存 D 外设→DMAC→主存4. 下面描述RISC机器基本概念中，正确的表述是___B_____。

A RISC机器不一定是流水CPUB RISC机器一定是流水CPUC RISC机器有复杂的指令系统 D 其CPU配备很少的通用寄存器48．由于CPU内部的操作速度较快，而CPU访问一次主存所花的时间较长，因此机器周期通常用____A_____来规定。

A 主存中读取一个指令字的最短时间B 主存中读取一个数据字的最长时间 C主存中写入一个数据字的平均时间 D 主存中取一个数据字的平均时间 13．FlashMemory是指____d______。

A 紫外线擦除的只读存储器 C 动态读写存储器（DRAM）B 静态读写存储器（SRAM） D 闪速存储器20．一个256K×8的DRAM芯片，其地址线和数据线总和为____C____。

A 16 B 18 C 26 D 306.（ 1 ）多模块交叉存储器将地址的最低N位作为区分存储体的标志。

(高位选择模块)7.（ 1 ）对一个正整数，它的原码、反码和补码都一样，也都与无符号数的编码一样。

10.（ 0 ）相联存储器是按内容方式进行寻址的存储器。

1-8(移码)-23(原码)-127 1-11-52-1023 输入码，内码，字模码1. 按IEEE754标准，一个浮点数由__符号位S_, 阶码E, 尾数M三个域组成。

其中阶码E的值等于指数的____真值e______, 加上一个固定_____偏移量_____。

2. 直接使用西文键盘输入汉字，进行处理，并显示打印汉字，是一项重大成就。

为此要解决汉字_____输入码_____、汉字_____内码_____以及字模码等三种不同用途的编码。

4. 形成指令地址的方式，称为指令寻址方式，有__顺序__寻址和__跳跃__寻址两种。

5.时序信号产生器提供机器所需的定时时序信号，在硬布线控制器中，时序信号采用____主状态周期-节拍电位-节拍脉冲___三级体制；在微程序控制器中，一般采用___节拍电位-节拍脉冲___二级体制。

平均寻道时间：1/2VY补_包括符号位在内的每一位取反末位+1_-Y补判溢：单(最高有效位和符号位进位不同)双(运算结果的两位符号位不同时)主存性能指标：容量，存储速度(存取时间，存储周期，存储器带宽)，价格，可靠性，功耗 Cache的功能均由硬件实现主存与Cache的映射方式{直接映射，全相联映射，块组相联映射} 替换算法{随机替换算法，先进先出算法(FIFO)，最近最少使用算法(LRU)}【直接映射】假设某计算机系统中Cache容量为64KB，块大小是16个字节，主存容量为4MB，地址映射为直接映射方式。

(1)主存地址多少位？如何分配？ (2)Cache地址多少位？如何分配？ (3)目录表的格式和容量？5感谢您的阅读，祝您生活愉快。