计算机组成原理

第一章：计算机的系统概论#

常见知识点#

机器字长#

计算机一次整数运算所能处理的二进制位数

操作系统位数#

依赖的指令集的位数

区别机器字长

机器字长：类似员工的效率

操作系统位数：类似老板同时叫几个员工干活的数量

计算机的组成#

运算器，控制器#

部件

 ALU: arithmetic and logic unit  运算逻辑单元  实现多组算术运算和逻辑运算的组合逻辑电路
 MQ （乘商寄存器）:Multiple—Quotient Register  乘商寄存器主要负责数据的乘法与除法运算并可保存运算结果，是运算器的基本组成部分，是运算器三个基本寄存器之一。
 ACC （累加器）:Accumulator 累加器A是一个具有特殊用途的二进制8位寄存器，专门用来存放操作数或运算结果。
 x:表示通用寄存器
 PSW （程序状态寄存器）:PSW用来存放两类信息：一类是体现当前指令执行结果的各种状态信息，称为状态标志。另一类是存放控制信息，称为控制状态，如允许中断(IF位)。
 
 MDR定义: 全称memory data register主存数据寄存器。
 MAR定义: 全称memory address register主存地址寄存器。
 
 OP:Operate

计算机的工作过程#

IO设备#

计算机五层架构#

存储器#

主存结构

译码器

用来对应地址选取某个存储单元同，同时可以算出容量

实际上 MAR，MDR 的位置

性能指标#

容量：#

K:2^10
M:2^20
G:2^30
T:2^40

速度：#

常见速度指标：
	时钟周期/频率
	CPI
	IPS
	数据通路带宽
	吞吐量
	响应时间

第二章：数据表示#

一。进位计数法#

基数：即每个进制不同的符号 ，如二级制 就为 1 0

进制转换#

1.任意进制转换为十进制  
2.二进制转换为8，16进制
3.真数与机器数
O :Octet, 八进制 B :Binary, 二进制 H :Hex, 十六进制 D :Decimal, 十进制

任意进制转换为十进制（相互转换）

权重+位数

任意进制转换为十进制

十进制转换为任意进制
2^n 进制，2，4，8，16进制的转换
真值机器数

BCD码表#

超过10，需要加6 修正

字符和字符串#

大端，小段存储

汉字存储#

校验码#

奇偶校验

只能校验是否，错误

海明码校验

循环余校验码（CRC）

校验错误：

二。定点数#

无符号数#

有符号数，定点整数，小数#

原码#

补码，反码，移码#

补码 : 简化加减运算

原码到补码是相互的都是取反加1，补码比原码多表示 1 位数字

推到过程：

纯整数的补码定义：

纯小数的补码定义：

总结：

定点数的运算#

移位运算

无符号数：逻辑运算

算数移位：有符号移位

原码：

反码，补码：

定点数的加减运算和溢出判断#

加减运算

采用补码运算

溢出判断#

单符号：

双符号位：

乘法运算(了解)#

原码一位乘法：

补码移位乘法：

浮点数的表示#

概念：

规格化：

IEEE 754标准：

浮点数运算：

第三。逻辑运算单元（理解）#

ALU：逻辑运算单元#

做的事情：

逻辑运算符#

复合逻辑#

加法器#

一位全加器#

串行加法器#

并行加法器#

第四。存储系统#

知识点

存储器的分类#

存储器简单模型和寻址的概念#

存储器简单模型#

寻址#

半导体存储器#

基本结构#

两种RAM半导体存储器（Random Access Memory）#

DRAM刷新

ROM存储器 read-only-mermory#

主存与CPU的连接#

高速缓存存储器#

局部性原理：

Cache跟内存交换数据#

三种交换方式，地址映射#

Cache替换算法和写策略#

替换算法

写策略

虚拟存储器#

#

页式虚拟存储系统#

段页虚拟存储系统#

第五。指令存储系统#

总览

指令格式#

指令的定义#

指令的格式#

操作类型#

指令寻址和数据存放#

指令寻址#

数据寻址#

偏移寻址#

基址寻址

变址寻址

相对寻址

SISC和RISC#

第六。中央处理器#

CPU的功能和结构#

CPU的功能#

控制器和处理器的功能#

运算器的基本结构#

控制器的基本结构#

CPU的基本结构#

从电路上看：分为四部分

总结：#

指令执行过程#

指令周期#

指令周期流程#

指令周期的数据流#

取值周期

简址周期

执行周期

中断周期

指令执行方案#

总结#

数据通路的功能和基本结构#

数据通路的基本结构：#

概念：

数据通路-CPU内部单总线方式#

总结：

专用数据通路#

控制器的功能和工作原理#

控制器如何指挥整个系统的工作#

控制器的功能和结构

控制单元的输入和输出#

CU的设计#

硬布线控制器(了解)#

CPU的控制方式

安排微操作时序

电路设计

组合逻辑设置

微程序控制器#

基本概念：

思想：

基本结构：

控制存储器

微指令的格式#

微指令的编码方式

微指令的地址形成方式：

微程序的控制单元的设计#

指令流水线的概念和基本指标#

指令流水的定义#

流水线的表示方法#

流水线的性能指标#

吞吐量
加速比
效率

第七。总线#

总览：#

概念#

特点#

分类：#

按数据传输格式

按连接的部位

系统总线的结构

总线的性能指标#

仲裁#

总线仲裁的基本概念#

集中仲裁方式#

操作和定时#

解决怎么进行数据传输

总线传输的四个阶段#

同步通信

异步通信

标准

实现系统的模块化设计

总线标准的基本概念

第八。输入输出系统#

总述：

基本概念#

演变过程#

IO系统的组成#

IO控制方式简介#

外部设备#

输入设备#

键盘，鼠标等

输出设备#

显示器，打印机

外存储器#

磁盘，SSD

磁盘存储器

磁盘阵列

光盘存储器

固态硬盘

IO方式#

程序查询方式#

程序中断方式#

中断系统

基本概念

中断的分类

中断请求标记

中断判优

工作流程

单重中断与多重中断

程序中断方式