计算机组成原理思维导图

计算机组成原理

计算机系统概述

计算机发展历程

计算机系统层次结构

计算机硬件

计算机软件

计算机系统工作原理

计算机性能指标

字长

带宽

主存容量

运算速度

吞吐量、响应时间

主频和CPU时钟周期

CPI（一条指令所需的时钟周期）

CPU执行时间

MIPS（每秒执行几百万条指令）

M\G\T\P\E\ZFLOPS

数据的表示和运算

数制与编码

进制转换

运算方法和运算电路

基本运算部件

一位全加器

串行进位加法器

带标志

定点数的表示和运算

定点数的表示

有符号整数

无符号整数

定点数的运算

定点数移位运算

原码定点数加减

补码定点数加减

定点数乘除

溢出的概念和判断

浮点数的表示和运算

浮点数的表示

表示格式

规格化浮点数

原码规格化

补码规格化

IEEE754

浮点数的运算

运算步骤

边界对齐

存储系统

存储器的分类

多级层次的存储系统

CPU-主存

主存-辅存

主存储器

SRAM和DRAM

SRAM

DRAM

两者比较

只读存储器

多模块存储器

单体多字存储器

多体并行存储器

高位交叉

低位交叉

主存储器与CPU的连接

连接原理

主存储器扩展

位扩展

字扩展

字位扩展

存储芯片的地址分配和片选

线选法

译码片选法

外部存储器

磁盘存储器

固态硬盘

高速缓冲存储器

程序访问局部性

cache基本工作原理

cache和主存的映射方式

全相联映射

直接映射

组相联映射

cache中主存块的替换算法

随机算法

先进先出FIFO

最近最少使用LRU

最不经常使用算法

cache写策略

命中

全写法

回写法

不命中

写分配法

非写分配法

虚拟存储器

指令系统

指令格式

定长指令

操作码定长

扩展操作码

不定长指令

指令的寻址方式

指令寻址

顺序寻址

跳跃寻址

数据寻址

隐含寻址

立即数寻址

直接寻址

间接寻址

寄存器寻址

寄存器间接寻址

相对寻址

基址寻址

变址寻址

常用汇编

CISC和RISC

CISC

RISC

比较

中央处理器

CPU的功能和基本结构

功能

指令控制

操作控制

时间控制

数据加工

中断处理

结构

运算器

控制器

指令执行过程

指令周期

取址周期

间址周期

执行周期

中断周期

指令周期数据流

指令执行方案

数据通路的功能和基本结构

数据通路的功能

寄存器间

主存和CPU

执行算术或逻辑运算时

基本结构

CPU内单总线

CPU内三总线

专用数据通路

控制器的功能和工作原理

结构和功能

工作原理

硬布线控制器

微程序设计

异常和中断

内中断

陷阱

故障

中止

外中断

I/O

人为干预

中断响应过程

指令流水线

基本概念

基本实现

流水线的冒险与处理

结构冒险

数据冒险

控制冒险

流水线的性能指标

吞吐率

加速比

高级流水线

超标量流水线

超长指令字

超流水线

多处理器

指令、数据流分类

SISD

SIMD

MIMD

硬件多线程

多核处理器

共享内存多处理器

总线

总线概述

总线定义

分时与共享

总线分类

片内

系统

I/0

通信

系统总线结构

单总线结构

双总线结构

三总线结构

常见总线标准

总线性能指标

总线事务和定时

总线事务

同步定时方式

异步定时方式

输入/输入系统

I/O接口

I/O接口功能

I/O接口基本结构

I/O接口类型

I/O端口及编址

I/O方式

程序查询方式

程序中断方式

DMA方式