電大?？啤队?jì)算機(jī)組成原理》考試小抄（完整版）

1、【計(jì)算機(jī)組成原理】科學(xué)研究和工程技術(shù)計(jì)算是計(jì)算機(jī)最早的領(lǐng)域。信息處理是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的最廣泛的領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分為硬件和軟件兩大部分。硬件是實(shí)體部件，是看得見摸得著的。軟件是管理計(jì)算機(jī)所編制的所有程序及文檔的總和。馮諾依曼思想：a 計(jì)算機(jī)工作采用存儲程序和程序控制方式（核心）。b計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制c計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備組成。馮諾依曼計(jì)算機(jī)工作方式的基本特點(diǎn)是按地址訪問并順序執(zhí)行指令。5運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)的運(yùn)算、處理部件。核心是累加寄存器。存儲器是用來存儲程序和數(shù)據(jù)。分為內(nèi)存儲器和外存儲器，cpu直接訪問內(nèi)存間接訪問外存?？刂破魇怯?jì)算機(jī)中發(fā)號施令的部件、控制所有其他部件有

2、條不紊的工作。輸入（鍵盤和鼠標(biāo)）輸出(打印機(jī))設(shè)備是獲得外部信息與處理結(jié)果提供給外部世界。外存儲器同時兼有輸入輸出功能。計(jì)算機(jī)分四代：電子管計(jì)算機(jī)，晶體管計(jì)算機(jī)，集成電路計(jì)算機(jī)，大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。高級語言與機(jī)器語言轉(zhuǎn)換工具是編譯系統(tǒng)或解釋系統(tǒng)。cpu與存儲器一起構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的主機(jī)。計(jì)算機(jī)軟件分為系統(tǒng)軟件（如操作系統(tǒng)）和應(yīng)用軟件（如輔助設(shè)計(jì)cad 、數(shù)據(jù)處理軟件）。定點(diǎn)數(shù)：定點(diǎn)表示法規(guī)定機(jī)器中所有數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置固定不變。定點(diǎn)整數(shù)：所有機(jī)器數(shù)的小數(shù)點(diǎn)位置在最低位之后，符號位任在最高位，其余的數(shù)值的有效部分。定點(diǎn)整數(shù)是純整數(shù)，浮點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位置可以任意移動通過移動小數(shù)點(diǎn)的位置，任意一個二進(jìn)制都可

3、以表示成階碼和尾碼兩部分。n=2e（2的e次方）*se是階碼，是純整數(shù)，s是尾數(shù)，是純小數(shù)。并且尾數(shù)要表示成規(guī)格化形式，即尾數(shù)的絕對值=0.5判斷溢出的方法：單符號位檢測方法（雙高法），變形補(bǔ)碼檢測方法。浮點(diǎn)運(yùn)算:完成浮點(diǎn)加法和減法運(yùn)算，需要進(jìn)行對階求和（差）規(guī)格化和舍人等步驟。定點(diǎn)運(yùn)算的構(gòu)成：alu陣列乘除器寄存器組多路開關(guān)三態(tài)緩沖器數(shù)據(jù)總線存儲器：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的存儲器件，用來存儲程序和數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)：構(gòu)成存儲器的物理介質(zhì)（存儲元），它是能存儲二進(jìn)制的0和1兩種代碼的介質(zhì)，存儲器最小的存儲單位為基本存儲元（存儲元）存1位二進(jìn)制，即0或1，若干戈基本存儲元（8個）=一個存儲單元（1個字節(jié)），許多

4、存儲單元組成一個存儲器。存儲器分類：（對其要求：容量大，速度快，成本低，一個存儲器中同時兼顧三方面很困難）存儲介質(zhì)劃分：半導(dǎo)體存儲器，磁表面存儲器，光材料存儲器存儲器讀寫功能劃分：可讀寫存儲器，只讀存儲器存儲方式劃分：隨機(jī)存取存儲器，順序存取存儲器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中作用：內(nèi)存（ram:隨機(jī)存取存儲器 rom：只讀存儲器），外存存儲器系統(tǒng)：chche（高速緩沖存儲器主要強(qiáng)調(diào)快速存取，以便使存取速度和cpu的運(yùn)算速度向匹配）內(nèi)存(cpu直接訪問內(nèi)存) 外存(硬盤，軟盤，光盤，優(yōu)盤,速度慢，容量大，每位價格低)存儲器的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)：chche內(nèi)存和內(nèi)存外存這兩個層次上基本存儲元：存儲一位二進(jìn)制信息0

5、或1，使組成存儲器的基礎(chǔ)和核心sram存儲器：存儲體 地址譯碼器 讀寫控制電路組成存儲體：基本存儲元的集合地址譯碼器：作用是選中某一個基本存儲元（是一個輸入輸出系統(tǒng)），然后再讀寫控制電路的配合下進(jìn)行讀或?qū)懖僮髯x寫控制電路：作用是完成已被選中的基本存儲元的讀寫操作dram存儲器為什么要刷新：應(yīng)需要定時充電，補(bǔ)充泄露的電荷（動態(tài)比靜態(tài)慢，因要刷新）sramm和dram比較：dram的存儲器的基本存儲單元是電容，需要定時充電刷新，要有專門的刷新電路，它的存取速度比較慢,集成度高，容量大，功耗小，每位的價格低;sram的存儲器的基本存儲元是觸發(fā)器，不用刷新，集成度低，容量小，功耗大，每位價格高，一般d

6、ram用作內(nèi)存，sram用作cache內(nèi)存的性能指標(biāo)：主要是存儲容量（存儲單元的總數(shù)） 存取時間（訪問時間）程序局部性原理：程序和數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存放具有局部性，想對于整個內(nèi)存的空間來說，程序和數(shù)據(jù)連續(xù)的放在一起是以小簇，程序內(nèi)部的運(yùn)行也有局部性，程序時順序運(yùn)行的，相鄰的指令時近期就要被cpu訪問的指令.cache: cache存儲體，還有cache控制器，可以和內(nèi)存控制器結(jié)合 cpu與cache間數(shù)據(jù)交換以字尾單位，cache與內(nèi)存間數(shù)據(jù)交換以塊尾單位指令就是指示計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作的命令，機(jī)器語言程序就是這些指令的組合。指令格式就是指令用二進(jìn)制代碼表示的結(jié)構(gòu)格式，一般可分為操作碼和操作數(shù)兩部分操作

7、碼：每一條指令都有一個操作碼，操作碼表示該指令應(yīng)進(jìn)行什么性質(zhì)的操作。指令是一串二進(jìn)制代碼，不同的指令其操作碼部分的位數(shù)和具體的編碼都不同。操作數(shù)：操作實(shí)數(shù)即操作的對象。根據(jù)操作數(shù)的個數(shù)，有無操作數(shù)指令、單操作數(shù)指令、雙操作數(shù)指令、多操作數(shù)指令。雙操作數(shù)指令的分類：1） 存儲器存儲器型指令2）寄存器寄存器型指令3）寄存器存儲器型指令4）多操數(shù)指令 指令字長度：一條指令是一串二進(jìn)制代碼，稱為指令字。一個指令字中包含的二進(jìn)制代碼的位數(shù)稱為指令字長度。指令助記符：計(jì)算機(jī)只能識別、執(zhí)行二進(jìn)制的機(jī)器語言。因此，匯編語言必須轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的二進(jìn)制指令。risc技術(shù)：精簡指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)簡稱risc，即其指令系統(tǒng)是

8、簡單的，與其對應(yīng)的是復(fù)雜指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，簡稱為cisc。cisc存在的問題（1）指令系統(tǒng)龐大（2）大部分指令使用率很低4.2指令的尋址方式：順序?qū)ぶ贩绞?。跳躍尋址方式：當(dāng)執(zhí)行到程序中的轉(zhuǎn)移指令時，指令的尋址就采取跳躍尋址方式。操作數(shù)的尋址方式1）指令中的操作數(shù)部分就是操作數(shù)本身，該操作數(shù)稱為立即數(shù)2）操作數(shù)在cpu中的通用寄存器或累加器中。3）操作數(shù)在內(nèi)存單元中堆棧尋址方式堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有“先進(jìn)后出”的特點(diǎn)。通常把內(nèi)存的一部分用作堆棧，即存儲器堆棧，數(shù)據(jù)的進(jìn)棧出棧操作只能在棧頂進(jìn)行。中央處理器cpu（central processing unit）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心，主要包括運(yùn)算器和控制

9、器兩個部件。它有四方面的功能：1指令控制2.操作控制3.時間控制4.數(shù)據(jù)加工傳統(tǒng)的cpu由運(yùn)算器和控制器組成現(xiàn)代的cpu由運(yùn)算器.控制器.cache組成cpu有六種寄存器1.數(shù)據(jù)緩沖寄存器 它用來暫時存放從內(nèi)存讀出的一條指令 包括（1.）作為cpu與內(nèi)存.輸入/輸出設(shè)備之間信息傳送的中轉(zhuǎn)站 。(2. ）.補(bǔ)償cpu與內(nèi)存.輸入/輸出設(shè)備之間在操作速度上的差別。2.指令寄存器3.程序寄存器4.地址緩沖寄存器5.累加寄存器5.狀態(tài)條間寄存器指令周期：cpu從主存中取出一條指令到執(zhí)行完這條指令所需的時間。指令周期常常用cpu周期數(shù)來表示。微程序控制的基本思想微程序設(shè)計(jì)技術(shù)是利用軟件方法來設(shè)計(jì)硬件的一

10、門技術(shù)。 是仿照通常解題程序的方法，把操作控制信號編成所謂的微指令，存放到一個只讀存儲器（即控制存儲器），當(dāng)機(jī)器運(yùn)行時，一條接著一條地讀出這些微指令，從而產(chǎn)生機(jī)器所需要的各種操作控制信號，使相應(yīng)部件執(zhí)行所規(guī)定的操作。微命令 控制部件通過控制線向執(zhí)行部件發(fā)出的各種控制命令。微操作 執(zhí)行部件接受微命令后所進(jìn)行的操作在一個cpu周期中，一組實(shí)現(xiàn)一定操作功能是我微命令的組合，構(gòu)成一條微指令。它由操作控制和順序控制組成。微程序控制器由控制存儲器、微指令寄存器和微指令地址形成部件三部分組成。對控制存儲器的要求是速度快。讀出周期要短。微指令寄存器用來存放從控制存儲器中讀出的一天微指令。地址轉(zhuǎn)移邏輯承擔(dān)修改為

11、地址的任務(wù)。早期的計(jì)算機(jī)采用的是串行處理。計(jì)算機(jī)的并行處理技術(shù)主要有三種形式：時間并行；空間并行；時間并行+空間并行。 流水線中的相關(guān)問題：資源相關(guān)沖突；數(shù)據(jù)相關(guān)沖突；控制相關(guān)沖突總線：是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的互聯(lián)機(jī)構(gòu)，是多個系統(tǒng)功能部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的公共通路。總線的特征：(1)機(jī)械特征：指總線的機(jī)械連接方式(2)電氣特征：每一根線上信號的傳送方向及有效電平范圍(3)功能特征：描述總線中每一根線的功能(4)時間特征：定義了每一根線在什么時間內(nèi)有效行傳送64為數(shù)據(jù)，總線時鐘頻率升為133mhz，總線帶寬是多少總線的分類：內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線（數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線）、通信總線硬盤容量=(512字節(jié)

12、/扇區(qū)）*（扇區(qū)/磁道）*（磁道數(shù)/盤面）*盤面數(shù)中央處理器和內(nèi)存構(gòu)成主機(jī)，除主機(jī)外的硬件設(shè)備都稱為外部設(shè)備。外部設(shè)備按功能可分為：輸入設(shè)備，輸出設(shè)備，外存設(shè)備，其他設(shè)備。輸入是計(jì)算機(jī)工作的起點(diǎn)，輸入設(shè)備將外部信息通過一定轉(zhuǎn)換后送入計(jì)算機(jī)。常用的文字輸入設(shè)備：鍵盤，手寫板，語音輸入設(shè)備等。坐標(biāo)定位設(shè)備：鼠標(biāo)，軌跡球，操縱桿，觸摸屏。 圖像輸出設(shè)備：掃描儀，數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼攝像機(jī)，數(shù)碼攝像頭。輸出設(shè)備將儲存在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的信息以各種形式反饋給用戶，主要包括：顯示器，打印機(jī)。顯示器包括：crt顯示器，液晶顯示器（即lcd），等離子顯示器，顯示卡。lcd可視角度：lcd的特有指標(biāo)，指在屏幕的一側(cè)仍可清晰看見屏幕影像的最大角度，可視角度越大越好，一般左右對稱。打印機(jī)包括：針式打印機(jī)，噴墨打印機(jī)，激光打印機(jī)。硬盤：工作原理：通過磁層的磁化來儲存信息。主要組成：磁頭，盤片，控制電路。信息存儲在盤片上，由磁頭負(fù)責(zé)讀/寫。磁道：在盤片的盤面上劃分的一組同心的圓圈。扇區(qū)：磁道上被劃分成的區(qū)域。磁盤容量=（512字節(jié)/扇區(qū)）（扇區(qū)數(shù)/磁道）（磁道數(shù)/盤面）盤面數(shù)軟驅(qū)的組成：盤