2023版計算機組成原理

2023版計算機組成原理必考點

《計算機組成原理》總結

第一章計算機系統概論

i.i計算機的分類

電子計算機分兩大類：電子模擬計算機、電子數字計算機

2.4計算機的性能指標：（基本運算p5）

⑴處理機字長：處理機運算器一次能夠完成二進制運算的位數，如

32位、64位

⑵存儲器容量：存儲器中所有存儲單元的總數目，通常用

KB,MBfGB,TB來表示

（3）計算機五個組成部分：存儲器、運算器、控制器、輸入設備、輸

出設備（其中cpu由運算器和控制器組成）

⑷馮.諾依曼型計算機的設計思想：存儲程序并按地址順序執(zhí)行

（5）計算機軟件一般分為兩大類：①系統程序②應用程序

⑹硬件可以由軟件來實現，軟件也可以由硬件來實現，故軟件與硬

件的邏輯等價性。

第二章運算方法和運算器

1.計算機中常用的數據表示格式有兩種：一是定點格式，二是浮點

格式。

2.階碼位數多，表示數的范圍大；尾數位數多，說明該數的精確度

越高。

3.數的機器碼表示：原碼、反碼、補碼、移碼表示法

4.浮點加、減法運算步驟：（0操作數檢蟄八（比較階碼大小并

完成對階）、（尾數求和運算）、（結果規(guī)格化處理）、（舍入處理）

第三章多層次的存儲器

3.1.1存儲器的分類：

L按存取方式分：隨機存儲器和順序存儲器

2.按存儲內容可變分：只讀存儲器（ROM）和隨機存儲器（RAM）

3.6cache基本原理：

①cache解決的問題：為了解決cpu與主存之間速度不匹配問題;

②cache基于的原理：程序運行過程中具有（空間局部性）和（時

間局部性）原理。

③cache實現是由（硬件）方式實現

?cache地址沒有增加，容量也沒有增加。

⑤cache命中率：（重點p91大題計算）

3.6.2主存與cache的地址映射

①全相聯映射方式：主存中的任意一塊可以放在cache中的任意一

行上優(yōu)點：非常靈活缺點：比較電路難以設計和實現適用：適合于

小容量cache采用

②直接映射方式：主存塊只能拷貝到cache的一個特定位置上優(yōu)

點：硬件簡單，成本低缺點：每個主存塊只有一個固定的行位置可存

放。適用：適合需要大容量cache的場合。

③組相聯映射方式：綜合前面兩者的優(yōu)缺點。

3.6.3替換策略

①最不經常使用（LFU）算法②近期最少使用（LRU）算法③隨機

替換

3.6.4cache的寫操作策略

①寫回法②全寫法③寫一次法

3.7虛擬存儲器

1.虛擬存儲器：解決內存容量的不夠問題。

2.虛存是在主存和輔存之外附加一些硬件和軟件實現。

3.虛擬存儲器的替換算法：FIFO算法、LRU算法、LFU算法

第四章指令系統

L一條指令結構可用如下形式表示：

操作碼0P表示：表示該指令應進行什么性質的操作。

地址碼表示：操作數的地址

2.二地址指令格式中，從操作數的物理位置來說，可總結為三種類

型：①存儲器--存儲器（SS）②寄存器一寄存器（RR）③寄存器--存儲

器（RS）

3.一個指令系統中，指令字長度不一樣。

4.指令的尋址方式：順序尋址方式、跳躍尋址方式

5.立即尋址與寄存器尋址相比，立即尋址速度快。

6.常用的三種偏移尋址是：相對尋址、基址尋址、變址尋址

第五章中央處理器

5.1.1cpu的功能：

①指令控制②操作控制③時間控制④數據控制

2.cpu的組成：由運算器和控制器組成。（現今cpu由運算器、

控制器和cache三部分組成。

3.運算器由算術邏輯單元（ALU）、通用寄存器、數據緩沖寄存器

DR和狀態(tài)條件寄存器PSW組成。

4.cpu中的主要寄存器：

①指令寄存器（IR）：用來保存當前正在執(zhí)行的一條指令。

②程序計數器（PC）:下條指令的執(zhí)行地址且自加1.

③數據緩沖寄存器（DR）:用來暫時存放ALU的運算結果。

④數據地址寄存器（AR）:保存當前cpu所訪問的數據cache存

儲器中單元的地址

⑤通用寄存器（R0-R3）

⑥狀態(tài)字寄存器（PSW）

5.任何一條指令取址微指令一樣，不同的在執(zhí)行階段。

6.cpu從（主存）中取出一條指令并執(zhí)行該指令的時間叫（指令周

期），它通常包含若干個（cpu周期），而后者又包含若干個（時鐘周

期）。

7.指令一旦結束，就進入公操作。（取指令可認為是公操作）

5.4微程序控制器

1.微程序設計技術是利用軟件方法來設計硬件的一門技術。

2.微程序控制基本原理：仿照通常結題程序的方法，把操作信號編

制成所謂的“微指令"，存放到一個只讀存儲器里。當機器運行時，一

條又一條的讀出這些指令，從而產生全機所需要的各種操作控制信號,

使相應的部件執(zhí)行所規(guī)定的操作。

3.一個微指令由若干個微命令組成，其中微指令包括微命令和下地

址。

4.微程序控制器組成原理：

①控制存儲器：用來存放實現全部指令系統的微程序，它是一種只

讀型存儲器。

②微指令寄存器：用來存放由控制存儲器讀出的一條微指令信息。

③地址轉移邏輯：

5.微指令格式：水平型微指令、垂直型微指令

5.6流水cpu

1.計算機并行處理技術主要的三種形式：①時間并行（流水線技術）

②空間并行（設置重復的硬件資源）③時間并行+空間并行（現在計

算機使用的）

2.流水線中的主要問題：

①資源相關：指多條指令進入流水線后在同一機器時鐘周期內爭用

同一個功能部件所發(fā)生的沖突。

②數據相關：在一個程序中，必須等前一條指令執(zhí)行完畢后，才能

執(zhí)行后一條指令，那么這兩條指令就是數據相關。

③控制相關：沖突是由轉移指令引起的。

第六章總線系統

L總線特性：物理特性、時間特性、功能特性、電氣特性。

2.總線按其功能可分為：地址總線、控制總線、數據總線。

3.計算機系統中，傳輸信息采用三種方式：串行傳送（每次只傳送

一位）、并行傳送（一次傳送若干位）和分時傳送。

4.仲裁方式分：集中式仲裁和分布式仲裁

5.集中式仲裁：

①鏈式直詢方式（菊花鏈式對電路故障最敏感）

②計數器定時杳詢方式

③獨立請求方式（響應最快）

6.總線的定時：同步定時、異步定時

7.總線的一次信息傳送過程，大致可以分為如下五個階段，（請求

總線），（總線仲裁），（尋址（目的地址）），（信息傳送），（狀

態(tài)返回（或錯誤報告））。

第七章外存與I/O設備

重點p216及p217

第八章輸入輸出系統

1.