計算機組成原理總結(jié)1011

計算機組成原理總結(jié)?、1、計算機的層次結(jié)構(gòu)計算機的組成計算機組成是指如何實現(xiàn)計算機體系結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)的屬性，它包含了許多對程序員來說是透明的硬件細節(jié)如組成計算機系統(tǒng)的各個功能部件的結(jié)構(gòu)和功能，及相互連接?法等。計算機體系結(jié)構(gòu)是指那些能夠被程序員所見到的計算機系統(tǒng)的屬性，即概念性的結(jié)構(gòu)與功能特性，通常是指?機器語?編程的程序員所看到的傳統(tǒng)機器的屬性，包括指令集、數(shù)據(jù)類型、存儲器尋址技術(shù)、I/O機理等等，?都屬于抽象的屬性。馮.諾依曼計算機特點、(1)計算機由運算器、存儲器、控制器和輸?設(shè)備、輸出設(shè)備五?部件組成(2)指令和數(shù)據(jù)以同等的地位存放于存儲器內(nèi)，并可以按地址尋訪(3)指令和數(shù)據(jù)均可以??進制代碼表?(4)指令由操作碼和地址碼組成，操作碼?來表?操作的性質(zhì)，地址碼?來表?操作數(shù)所在存儲器中的位置(5)指令在存儲器內(nèi)按順序存放。通常，指令是順序執(zhí)?的，在特定情況下，可根據(jù)運算結(jié)果或根據(jù)設(shè)定的條件改變執(zhí)?順序(6)機器以運算器為中?，輸?輸出設(shè)備與存儲器的數(shù)據(jù)傳送通過運算器。計算機的技術(shù)指標（硬件技術(shù)）機器字長、存儲容量、運算速度、三、1、總線的基本概念總線是構(gòu)成計算機系統(tǒng)的互聯(lián)機構(gòu)，是多個部件之間進?數(shù)據(jù)傳送的公共通路。2、總線結(jié)構(gòu)?式數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線3、總線的性能指標總線寬度，總線帶寬、時鐘同步/異步、信號線數(shù)總線控制判優(yōu)控制(集中式：3種）②常見的集中式總線控制有三種⑴鏈式查詢：其特點是只需很少?根線就能按?定優(yōu)先次序?qū)崿F(xiàn)總線控制，并且很容易擴充設(shè)備，但對電路故障很敏感。⑵計數(shù)器定時查詢：其特點是，計數(shù)可以從“0”開始，此時設(shè)備的優(yōu)先次序是固定的，計數(shù)也可以從終?點開始，既是?種循環(huán)?式，此時設(shè)備使?總線的優(yōu)先級相等，計數(shù)器的初始值還可以由程序設(shè)置，故優(yōu)先次序可以改變。此外，對電路故障不如鏈式查詢?式敏感，但增加了主控線數(shù)，控制也較復雜。⑶獨?請求?式：其特點是：響應(yīng)速度快，優(yōu)先次序控制靈活（通過程序改變），但控制線數(shù)量多，總線控制更復雜。③獨?請求?式響應(yīng)時間最快，鏈式查詢對電路故障最敏感。通信控制(同步、異步）同步：明確統(tǒng)?，以最慢速度的部件設(shè)計公共時，它?般?于各部件存取時間?較?致的場合。缺乏靈活性、有局限性

異步：速度不?致，有靈活性半同步通信既能像同步通信那樣由統(tǒng)?時鐘控制，?能像異步通信那樣允許傳輸時間不?致，因此?作效率介于兩者之間。四、儲存器的分類按存取?式分：4種（1）隨機存儲器（RAM）(2)只讀存儲器（ROM）（3）順序存取存儲器（4）直接存取存儲器儲存器的層次結(jié)構(gòu)(1)存儲器的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在：緩存－主存和主存－輔存這兩個存儲層次上。(2)從CPU的?度來看，緩存－主存這?層次的速度接近于緩存，?于主存，其容量和位價卻接近于主存。從主存－輔存這?層次，其速度接近于主存，容量接近輔存，平均位價也接近于輔存，從?解決了速度、容量、成本這三者間的?盾。(3)主存與緩存之間的數(shù)據(jù)調(diào)動是由硬件?動完成的，CPU不能直接訪問輔存，輔存只能與主存交換數(shù)據(jù)，?前?泛采虛擬存儲技術(shù)，實現(xiàn)它們之間的信息調(diào)動均由硬件和操作系統(tǒng)來實現(xiàn)。主儲存器的擴展字位擴展技術(shù)、與CPU的連接?式(SRAM,ROM)刷新定時?法、時間計算（DRAM）?速緩沖儲存器原理、作?、三種映射?式校驗碼（奇偶校驗、海明碼、循環(huán)冗(rong)余嗎）輸?輸出系統(tǒng)的組成I/O軟件（I/o指令，通道指令）。I/O硬件接?的功能和組成總線包括：數(shù)據(jù)線，設(shè)備選擇線命令線狀態(tài)線選址功能，傳送命令功能、傳送數(shù)據(jù)功能反映I/O設(shè)備?作狀態(tài)功能傳送?式（串、并?接?）I/O編址?式（統(tǒng)?、獨?）三種I/O交換?式程序控制?式，程序中斷?式，直接存貯器存取?式DMA?式1.程序查詢2.中斷中斷處理過程中斷服務(wù)程序的流程3.DMA?作過程簡要說明CPU與I/O之間傳遞信息可采式：直接控制（?即響應(yīng)）、同步、異步。適?場合分別為：直接控制適?于結(jié)構(gòu)極簡單、速度極慢的制外設(shè)處于某種狀態(tài)??須聯(lián)絡(luò)信號。同步?式采?統(tǒng)?的時標進?聯(lián)絡(luò)，適?于CPU與I/O速度差不?，近距離傳送的場合。異步?式采應(yīng)答機制進?聯(lián)絡(luò)，適?于CPU與I/O速度差較?、遠距離傳送的場合。哪?種聯(lián)絡(luò)?式？它們分別?于什么場合？CPU與I/O之間傳遞信息常采?三種聯(lián)絡(luò)?I/O設(shè)備，CPU直接控I/O與主機交換信息時，共有哪?種控制?式？簡述它們的特點（1）程序查詢?式（2）程序中斷?式（3）直接存儲器存取?式（DMA）（4）I/O通道?式（5）I/O處理機?式

CPU的功能和結(jié)構(gòu)控制器的功能取指令，分析指令，執(zhí)?指令指令控制，操作控制，時間控制、數(shù)據(jù)加?、處理中斷運算器的功能實現(xiàn)算術(shù)運算和邏輯運算指令周期(概念和流程）Cpu每取出并執(zhí)??條指令所需的全部時間稱為指令周期？（取指，間址、執(zhí)?、中斷）指令流?線流?線原理提?處理器執(zhí)?指令的效率，把?條指令的操作分成多個細?的步驟，每個步驟由專門的電路完成。影響性能的因素結(jié)構(gòu)相關(guān)、數(shù)據(jù)相關(guān)、控制相關(guān)流?線的性能指標吞吐率、加速?、效率?戶可見寄存器(1)通?寄存器(2)數(shù)據(jù)寄存器(3)地址寄存器(4)條件碼寄存器中斷屏蔽1中斷源的分類（不可屏蔽中斷，可屏蔽中斷）中斷請求觸發(fā)器越多，計算機處理中斷能?越強2中斷判優(yōu)邏輯（硬件排隊。軟件排隊）3向量中斷4中斷隱指令功能(1)保護程序斷點2)尋找服務(wù)程序??地址3)硬件關(guān)中斷5多重中斷及中斷屏蔽(1)提前設(shè)置開中斷指令(2)優(yōu)先級別?的中斷源有權(quán)中斷優(yōu)先級別低的中斷源微操作和微命令的定義和關(guān)系各個周期的微指令分析指令的微操作、節(jié)拍安排及控制信號2、時序信號的作?和多級時序系統(tǒng)三級時序信號的作?和關(guān)系3、控制?式●同步控制●異步控制定義、特點、適?場合●聯(lián)合控制組合邏輯設(shè)計組合邏輯控制單元結(jié)構(gòu)組成微操作的節(jié)拍安排設(shè)計步驟組合邏輯控制單元特點微程序設(shè)計的步驟微指令和微程序的關(guān)系微程序控制單元?作原理微命令編碼?式微地址形成?法微指令格式及其特點1.計算機系統(tǒng)是?個由硬件、軟件組成的多級層次結(jié)構(gòu)，它通常由微指令系統(tǒng)級、?般機器級、操作系統(tǒng)級、匯編語?級和?級語?級組成?？偩€的分類2.總線是構(gòu)成計算機系統(tǒng)的互聯(lián)機構(gòu)，是多個部件之間進?數(shù)據(jù)傳送的公共通路。3.在總線集中式判優(yōu)控制中，鏈式查詢?式對故障很敏感，獨?請求?式速度最快。對于同步通信??，影響其效率的主要因素是以最慢速度的部件設(shè)計公共時鐘，它?般?于各部件存取時間?較?致的場合4.Cache是?種___?速緩沖___存儲器，是為了解決CPU和___主存___之間___速度___上不匹配?采?的?項重要硬件技術(shù)。5.控制器中有若?個專?寄存器，_IR指令寄存器?來存放指令，PC程序計數(shù)器?來指出指令地址。微程序控制器中微程序存放于控存（CM）。6.在微程序控制器中，指令譯碼器的作?產(chǎn)?指令的微程序??地址7.控制器由專?寄存器、指令譯碼器、時序系統(tǒng)、操作控制器構(gòu)成，控制器的功能是取指令、分析指令、執(zhí)?指令、處理特殊請求和異常情況。8.微指令的格式可以分為?平型微指令和垂直型微指令，前者并?處理能?強，但微指令字長長簡答：有?個（7.4）碼，?成多項式G（x）=x^3+x+1,寫出代碼1001的循環(huán)冗余校驗碼M(x)=1001n=4G(x)=x3+x+1=1011k+1=4k=3M(x)x3=1001000M(x)x3/G(x)=1001000/1011=1010+110/1011R(x)=110M(x)x3+R(x)=1001000+110=1001110=CRC碼

1存儲器的層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在什么地?？為什么要分這些層次，計算機如何管理這些層次？2．有?個（7，4）碼，其?成多項式G(x)=x3+x+1，寫出代碼1001的循環(huán)冗余校驗碼。M(x)=1001n=4G(x)=x^3+x+1=1001k+1=4,k=3M(x).X^3=1001000M(x).x^3/G(x)=1001000/1011=1010+110/1011R(x)=110M(x).x^3+R(x)=1001000+110=1001110=CRC碼2.?補碼運算?法求x+y=？x-y=?x=0.1001y=0.1100x=-0.0100y=0.10011.?個較完善的指令系統(tǒng)應(yīng)包括哪?類？數(shù)據(jù)傳送指令、算術(shù)運算指令、邏輯運算指令、程序控制指令、輸?輸出指令、堆棧指令、字符串指令、特權(quán)指令等2、?較?平微指令與垂直微指令的優(yōu)缺點？（1）?平型微指令并?操作能?強、效率?、靈活性強，垂直型微指令則較差。（2）?平型微指令執(zhí)??條指令的時間短，垂直型微指令執(zhí)?時間長。（3）由?平型微指令解釋指令的微程序，具有微指令字?較長，但微程序短的特點，?垂直型微指令正好相反。（4）?平型微指令?戶難以掌握，?垂直型微指令與指令?較相似，相對來說?較容易掌握3、CPU響應(yīng)中斷應(yīng)具備哪些條件？1）在CPU內(nèi)部設(shè)置的中斷屏蔽觸發(fā)器必須是開放的。（2）外設(shè)有中斷請求時，中斷請求觸發(fā)器必須處于“1”狀態(tài)，保持中斷請求信號。（3）外設(shè)（接?）中斷允許觸發(fā)器必須為“1”，這樣才能把外設(shè)中斷請求送?CPU。（4）當上述三個條件具備時，CPU在現(xiàn)?指令結(jié)束的最后?個狀態(tài)周期響應(yīng)中斷。4．什么叫指令？什么叫指令系統(tǒng)？指令是計算機執(zhí)?某種操作的命令，也就是常說的機器指令。?臺機器中所有機器指令的集合，稱這臺計算機的指令系統(tǒng)。5、?次程序中斷?致可分為哪?個階段?次程序中斷?致可分為五個階段。中斷請求（1分）中斷判優(yōu)（1分）中斷響應(yīng)（1分）中斷服務(wù)（1分）中斷返回微操作命令和微操作答：微操作命令是控制完成微操作的命令；微操作是由微操作命令控制實現(xiàn)的最基本操作。2．快速緩沖存儲器答：快速緩沖存儲器是為了提?訪存速度，在CPU和主存之間增設(shè)的?速存儲器，它對?戶是透明的。只要將CPU最近期需?的信息從主存調(diào)?緩存，這樣CPU每次只須訪問快速緩存就可達到訪問主存的?的，從?提?了訪存速度。3．基址尋址答：基址尋址有效地址等于形式地址加上基址寄存器的內(nèi)容。4．流?線中的多發(fā)技術(shù)答：為了提?流?線的性能，設(shè)法在?個時鐘周期（機器主頻的倒數(shù)）內(nèi)產(chǎn)?更多條指令的結(jié)果，這就是流?線中的多發(fā)技術(shù)。5．指令字長答：指令字長是指機器指令中?進制代碼的總位數(shù)。1.指令和數(shù)據(jù)均存放在內(nèi)存中，計算機如何從時間和空間上區(qū)分它們是指令還是數(shù)據(jù)？時間上講，取指令事件發(fā)?在“取指周期”，取數(shù)據(jù)事件發(fā)?在“執(zhí)?周期”。從空間上講，從內(nèi)存讀出的指令流流向控制器（指令寄存器）。從內(nèi)存讀出的數(shù)據(jù)流流向運算器（通?寄存器）2.什么是指令周期？什么是機器周期？什么是時鐘周期？三者之間的關(guān)系如何？指令周期是完成?條指令所需的時間。包括取指令、分析指令和執(zhí)?指令所需的全部時間。機器周期也稱為CPU周期，是指被確定為指令執(zhí)?過程中的歸?化基準時間，通常等于取指時間（或訪存時間）。時鐘周期是時鐘頻率的倒數(shù)，也可稱為節(jié)拍脈沖或T周期，是處理操作的最基本單位。?個指令周期由若?個機器周期組成，每

個機器周期?由若?個時鐘周期組成。3.簡要描述外設(shè)進?DMA操作的過程及DMA?式的主要優(yōu)點？(1)外設(shè)發(fā)出DMA請求；（2）CPU響應(yīng)請求，DMA控制器從CPU接管總線的控制；（3）由DMA控制器執(zhí)?數(shù)據(jù)傳送操作；（4）向CPU報告DMA操作結(jié)束。主要優(yōu)點是數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)速度快4.