复习笔记|《计算机组成原理》
参考教材：《计算机组成原理》蒋本珊
➢ 前2类题看书中和课件中的有关概念。
➢ 第3、4、5类题请注意平时的作业。如：
❑ 扩展操作码设计
❑ 有效地址的计算
❑ 定点数乘、除运算
❑ 存储器设计
❑ Cache计算
❑ 微指令操作控制字段的设计
第一章
➢ 存储程序概念
计算机硬件的组成，存储器控制器运算器I/O 二进制 程序和数据存入存储器，启动计算机工作
➢ CPU
➢ 主机
➢ 计算机系统
➢ 计算机的主要性能指标
第二章
➢ 原码、补码、反码表示法
➢ 定点数表示法
➢ 浮点数表示法
➢ 浮点数阶码的移码表示法
➢ 字符的表示方法（ASCII码）
➢ 汉字的表示方法（汉字国标码）
➢ 二－十进制编码
➢ 奇偶校验码
第三章
➢ 指令格式
➢ 指令的地址码结构(访存次数)
➢ (设计)指令的操作码编码----扩展操作码
➢ 编址方式
➢ 指令中地址码的位数
➢ (重点)基本寻址方式----EA计算
➢ 堆栈和堆栈操作
第四章
➢ 补码加减运算
➢ 补码的溢出判断
➢ 补码的移位运算
➢ 进位的产生和传递
➢ （重点）一位定点数的乘法、除法运算
第五章
➢ 主存储器的主要技术指标
➢ 主存储器的基本结构
➢ 半导体随机存储器(RAM)
➢ 半导体只读存储器(ROM)
➢ (设计)主存储器容量的扩展
➢ CPU对主存的基本操作
➢ （重点）Cache计算
第六章
➢ 控制器的组成
➢ 时序系统
➢ CPU的寄存器设置
➢ 指令执行的基本过程，取指令的微操作
➢ 微程序控制的概念
➢ (设计)微指令编码法---微指令操作控制字段的设计
➢ 微程序控制器的基本组成
➢ 微程序初始微地址和后继微地址的形成
组合逻辑型控制器和存储逻辑型（微程序）控制器对比
组合逻辑控制器的最大优点是速度快，但是微操作信号发生器的结构不规整，使得设计、调试、维修较困难，难以实现设计自动化。一旦微操作信号发生器构成之后，要想增加新的控制功能是不可能的。
它具有设计规整、调试、维修以及更改、扩充指令方便的优点，易于实现自动化设计，已成为当前控制器的主流。但是，由于它增加了一级控制存储器，所以指令执行速度比组合逻辑控制器慢。
微程序控制的计算机涉及到两个层次：一个是机器语言或汇编语言程序员所看到的传统机器层，包括：机器指令、工作程序、主存储器；另一个是机器设计者看到的微程序层，包括：微指令、微程序和控制存储器。
第八章
➢ 外部设备的分类
➢ 磁表面存储原理
➢ 数字磁记录方式（大题）
RZ: Return-to-Zero 脉冲
NRZ: Non-Return-to-Zero 最正常的
NRZ-1：见1就翻
PE（PM）: phase modulation调相 1中间上，0中间下，连续时边界翻
FM：frequency modulation调频 1立即翻中间翻，0立即翻
MFM：modified frequency modulation改进的调频 1中间翻，两个0中间翻
M2FM： 1中间翻，两个0中间翻，一堆0的话每两个中间翻一次
:::info
MFM制的记录密度为FM制的两倍，Tmin=T0，而FM制的Tmin=0.5T0，MFM制可以减少FM制的磁通翻转数目，使之在相同数量的磁通翻转上存储两倍的数据。
:::
第九章
➢ 输入/输出接口
➢ 接口的基本功能
➢ （重点）输入/输出信息传送控制方式及它们之间的区别
查询方式和程序中断方式都是只适合于中低速设备。因为程序查询方式是 CPU 去执行指令，传输过程中 CPU 都是始终要干预的，这个时候主机和外设、外设之间都不能并行的工作。程序中断方式本质上其实在数据传输过程中，也是 CPU 去执行中断服务程序来完成，所以它的效率也不太高。它在进行线性程序和中断服务程序切换的时候，会有很多的辅助操作，所以它也只能处理中低速设备。但这个时候你的主机和外设、外设之间是可以并行工作，大家可以同步，可以同时发出多个 IO 请求。这时候再通过中断的排队判优机制，选出中断优先级最高的 CPU 去处理。
DMA 方式，是能够处理高速外设备与主存之间的传送的。DMA 传输，只在传输过程中对吧，不需要 CPU 干预，是 DMA 控制器这个硬件来接管系统总线，完成主存和外设之间的数据传送。但是在传输开始，需要 CPU 去对 DMA 控制器做初始化的操作，在程序结束需要采用中断的方式做后处理。
通道方式，更加独立。
➢ 程序查询
➢ 中断---中断的概念、屏蔽、中断隐指令、中断的全过程
请求、判优、响应、处理、返回
中断隐指令
中断隐指令并不是指令系统中的一条真正的指令，无操作码，是一种不允许也不可能为用户使用的特殊指令
保存断点，关中断，引出中断服务程序
中断屏蔽
中断源发出中断请求后，可以用程序方式有选择地封锁部分中断
只有在INTR=1（中断源有中断请求），MASK=0（该级别）
中断升级
改变中断优先级，将原级别较低的中断源变成较高的级别
（提到）程序中断与调用子程序的区别
起因：子程序执行是事先安排好的，中断服务程序则是由随机的中断事件引起<br /> 地点：子程序与当前执行的指令有关，中断服务程序多与当前程序无关<br /> 时间：不存在同时调用多个子程序的情况，但会有多个外设发出中断请求的情况
➢ DMA
直接依靠硬件（DMA控制器）来实现，当外设需要进行数据传送时，通过DMA控制器向CPU提出DMA传送请求，CPU响应之后让出系统总线，由DMA控制器接管总线进行数据传送
基本组成
主存地址计数器
传送长度计数器
数据缓冲寄存器
DMA请求触发器
控制/状态逻辑
中断机构
传送方法
1.CPU停止访问主存法
DMA请求信号，总线批准信号，连续占用若干个存取周期，直到批量传送结束
2.存储器分时法
把原来的存取周期分为两个时间片，一片分给CPU，一片分给DMA
3.周期挪用法
一旦外设有DMA请求并获得CPU批准后。CPU让出一个周期的总线控制权，由DMA控制器控制系统总线，挪用一个存取周期进行一次数据传送。
传送过程
DMA预处理、数据传送、DMA后处理
➢ 通道
①DMA控制器是通过专门设计的硬件控制逻辑来实现对数据传送的控制;而通道则是一个具有特殊功能的处理器,它具有自己的指令和程序,通过执行通道程序来实现对数据传送的控制，故通道具有更强的独立处理数据输人输出的功能。
②DMA控制器通常只能控制一台或少数几台同类设备;而一个通道则可以同时控制许多台同类或不同类的设备。
