计算机组成原理知识总结

一.冯诺依曼体系

1.采用二进制表示信息

2.采用存储程序工作方式

3.计算机硬件系统由：运算器，控制器，存储器，输入设备，输出设备 组成

 

二.计算机主要性能指标

1.基本字长

2.运算速度 (时钟频率，IPS等)

3.数据通路宽度和数据传输率：  数据传输率 = 总线位数/8*时钟频率

4.存储容量

5.外围设备配置

6.软件配置

 

三.常见寻址方式

1.立即寻址

2.直接寻址   (A)

3.寄存器寻址  R

4.间接寻址   @

5.寄存器间址   (R)     (R)+,  -(R)

6.变址寻址   X(R)         PC+R

7.基址寻址

8.基址加变址方式

9.相对寻址   X(PC)        PC+(PC)

10.页面寻址

11.堆栈寻址

 

四.CPU基本组成

1.运算部件

2.寄存器组

3.微命令产生部件

4.时序系统

5.内部通路结构

 

五.主机与外设连接模式

1.辐射型

2.总线型

3.通道型

 

六.规格化浮点加减运算

1.判零等，看是否能简化。

2.对阶，小阶向大阶对齐，尾数右移

3.尾数相加减

3.结果规格化： |M| > 1 右规   |M| < 1/2 左规

 

七.CPU信息传送方式

1.直接程序传送方式

2.程序中断传送方式

3.DMA方式

 

八.存储器分类

（1）按物理存储机制(存储介质)分

1.半导体存储器

<1>静态存储器  ：双稳态触发器。 需电源                               。   适用做Cache及主存

<2>动态存储器  ：电容 。 需动态刷新，因为电荷会泄漏       。   适用做主存

2.磁表面存储器                                                                            。   适用做外存

（2）按存储方式分

1.随机存取(RAM) ：可按地址随机访问任意存储单元，读写时间与位置无关

2.顺序存取(SAM) ：按记录块组织，顺序存放的，访问时间与信息存放位置有关

3.直接存取(DAM) ：先将读写部件指向某一区域，再在该区域进行顺序查找，读写时间与位置有关

（3）按读写特性

<1>只读型

<2>一次写入型

<3>可擦除/重写型

 

九.存储器关键特性

1.存储容量

2.存取时间 TA

3.存取周期 TM

4.数据传输率 DTR = WIDTH/TM （bps）

 

十.动态存储器刷新

1.集中刷新方式

2.分散刷新方式

3.异步刷新方式  按行数决定所需刷新周期数，并分散在2ms周期中

 

十一.磁记录方式

1.不归零-1制  (NRZ1)    ： 写1则翻转

2.调相制 (PM)               ： 写0在位单元中间产生负跳变，否则正跳变，连续两位相同交界处变向

3.调频制 (FM)               ： 每次交界处都变向，写0则位单元中间不变，写1位单元中间变向

4.改进型调频制 (M^2F)   ： 与调频制基本一样，只是只有在0,0交界处变向

5.群码制 (GCR)

 

十二.磁表面存储器的校验

1.海明校验  ：分组进行奇偶校验，码距为d时，可检查出2(d-1)位错 或 检测并纠正1位错。    适用于快速自动纠错

2.循环校验码CRC  ：                                                                                                               。    适用于位数多，大量数据

<1>将待编码k位有效信息M(x)左移r位，得M(x)*x^r

<2>选取r+1位的生成多项式G(x),做mod2除

M(x)*x^r/G(x) = Q(x) + R(x)/G(x)

<3>mod2加  : M(x)*x^r + R(x) 得出循环校验码

 

十三.Cache地址映像

1.直接映像

2.全相联映像

3.组相联映像

替换算法： FIFO,LRU

 

十四.虚拟存储器

1.页式

2.段式

3.段页式，结合上述两种

 

十五.串行接口与并行接口

1.串行接口：  接口与外部设备串行，接口与系统总线并行，除非指定串行

2.并行接口：  接口与外部设备，系统总线皆并行

 

十六.向量中断与非向量中断

1.向量中断：     直接依靠硬件来确定中断程序入口地址

2.非向量中断：  执行软件，用查询方式确定入口地址

 

十七.中断响应过程

关中断 -> 保存断点 -> 获取服务程序入口地址  -> 转向程序运行状态

 

十八.DMA初始化信息

1.外设寻址信息

2.控制字

3..主存缓冲区首址

4.交换量

 

十九.总线

总线是指一组能为多个部件分时共享的信息传送线。

 

二十.组合逻辑控制方式和微程序控制方式

1.组合逻辑控制方式：  微命令由组合逻辑电路产生

优： 速度快

劣： 设计不规整，不易修改或扩展

2.微程序控制方式：    

<1>一条微指令由多条微命令组成，控制一步操作

<2>一段微程序由多条微指令组成，执行一条机器指令

<3>微程序存储在控制存储器中，需要时取出执行

优： 结构简化规整，易于修改或扩展，可靠性高

劣： 速度慢

 

二十一.同步控制方式和异步控制方式

1.同步控制方式：  各项操作由统一时序信号控制，时钟周期长度固定，数据传送严格定时控制

2.异步控制方式：  没有统一的时钟周期划分，采取应答方式实现总线传送操作，时间按需分配

 

二十二.总线主设备和总线从设备

1.主设备： 申请并掌握总线权的设备

2.从设备： 响应主设备请求的设备

 

二十三.接口组成

1.接口寄存器选择电路：  接口寄存器寻址

2.命令字寄存器：          接受CPU指令，发向外设

3.状态字寄存器：          反映设备和接口的运行状态

4.数据缓冲寄存器：       实现缓冲，速度匹配

5.其他逻辑

6.中断控制器：            汇集中断请求，屏蔽，判优，向CPU送出公共请求；收到中断响应信号后，向CPU发送被批准中断源的中断类型码或向量地址

 

二十四.显示缓冲存储器的内容

1.字符方式下：   字符的编码

2.图形方式下：   图形的点代码

 

二十五.显示器的计数器

1.字符方式 (25X80  7:9  2-5)

<1>点计数器：     对字符横向点计数，产生访问显存的信号 (7+2):1

<2>字符计数器：  对一行的字符计数，产生水平同步信号    (80+L):1

<3>线计数器：     对一行的扫描线计数                                   (9+5):1

<4>行计数器：     对一帧的字符行计数，产生垂直同步信号 (25+M):1

2.图形方式 (640X480)

<1>点计数分频：     产生访问显存的信号     8:1

<2>字节计数分频：  产生水平同步信号        (640/8+L):1 = (80+L):1

<3>线计数分频：     产生垂直同步信号         (480+M):1