2022年2022年计算机组成原理期末知识点总结 .pdf

1 1.冯?诺依曼型计算机（重点）1）引进存储程序概念，程序和数据一样放在同一个存储器中2）数据以二进制码表示3）机器以运算器为核心4）指令由操作码和地址码两部分构成5）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分构成这些理论奠定了现代计算机的基本思想，到目前为止，大多数计算机沿用这一体制，人们称其为冯?诺依曼体制2History of Intel? CPU 1978 8086/8088 5-10 MHz 1982 80286 6-12 MHz 1985 Intel386 ?16-33 MHz 1989 Intel486 ?DX 25-50 MHz 1993 Pentium? 60-233 MHz 1997 Pentium? II 233-450 MHz 1999 Pentium? III 450M-1G Hz 2000 Pentium? 4 1.4-3.2 GHz 英特尔公司是全球最大的半导体芯片制造商，它成立于1968 年，具有 44 年产品创新和市场领导的历史。 1971 年，英特尔推出了全球第一个微处理器。 微处理器所带来的计算机和互联网革命，改变了整个世界。在2013 年世界500 强排行榜中，英特尔排在第183 位。3.图灵的贡献英国著名数学家、逻辑学家、密码学家，被称为计算机科学之父、人工智能之父。1912 年 6月 23 日生于英国帕丁顿，1931 年进入剑桥大学国王学院， 师从著名数学家哈代，1938 年在美国普林斯顿大学取得博士学位，二战爆发后返回剑桥， 曾协助军方破解德国的著名密码系统Enigma ，帮助盟军取得了二战的胜利。1954 年 6 月 7 日在曼彻斯特去世。图灵是计算机逻辑的奠基者，提出了“图灵机”和“图灵测试”等重要概念。人们为纪念其在计算机领域的卓越贡献而专门设立了“图灵奖” 。提出“图灵机”概念、提出“图灵测试”概念、开创非线性力学、破解德国密码系统Enigma 24 岁提出图灵机理论，31 岁参与COLOSSUS的研制， 33 岁设想仿真系统，35 岁提出自动程序设计概念，38 岁设计“图灵测验” 。特别是在60 年代后当然， 图灵最高的成就还是在电脑和人工智能方面，他是这一领域开天辟地的大师。为表彰他的贡献，专门设有一个一年一度的“图灵奖” ，颁发给最优秀的电脑科学家。4.解释机器字长机器字长：是指cpu 进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数。机器字长也就是运算器进行定点数运算的字长，通常也是CPU 内部数据通路的宽度。字长越长，数的表示范围也越大，精度也越高。机器字长是指cpu 一次能处理数据的位数，通常与 cpu 的寄存器位数有关。 （2分） 字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。机器的字长也会影响机器的运算速度。对硬件的造价也有较大的影响。机器的字长也会影响机器的运算速度。倘若 CPU字长较短，又要运算位数较多的数据，那么需要经过两次或多次的运算才能完成，这样势必影响整机的运行速度。5.四位超前加法器的原理图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 2 6存储系统的分层结构7.静态 SRAM 一位的原理图8.DRAM 的刷新。DRAM靠电容电荷存储信息。电容电荷容易泄漏，需定期补充电荷以保持信息不变，补充电荷的过程称为刷新过程泄漏完毕之前如不能补充电荷，存储信息发生丢失，信息存储到信息泄漏完毕之间必须完成刷新过程，称为最大刷新周期，从上一次对存储器刷新结束到下一次对整个存储器刷新结束所需要的时间称为刷新周期，刷新一块芯片所需的刷新周期数由芯片矩阵的行数决定。DRAM 的刷新方式：集中式分散式异步式9.Cache 的命中率Nc 表示 Cache 完成存取访问的总次数Nm 表示主存完成存取访问的总次数Cache 命中率 h h=Nc/(Nc+Nm) tc 表示命中Cache 时的访问时间tm 表示命中主存时的访问时间ta 平均访问时间ta=htc +(1-h)tm 影响命中率的几个因素程序行为（局部性）cache 容量组织方式块大小有关10.Cache 的组相联映射。应用场合：容量小的cache 可采用全相联映射方式或者组相联映射方式Pentium CPU L1 L2 cache 容量大的可采用直接映射方式。这种方式查找速度快，但命中率相对前者低，但cache 容量大可提高命中率块设备缓存11.硬盘的平均存储时间和传输率的运算。存取时间 : 从发出磁盘读写命令起，磁头从当前位置移动到指定的记录位置，并开始读写操作所需时间。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 3 寻道时间 ts : 将磁头定位到指定磁道上所需的时间等待时间tr（旋转延时）: 找到指定道后至指定的记录旋转至磁头下的时间，ts和 tr 都是随机变化的， 所以往往用平均值表示。Tavg rotation = 1/2 x 1/RPMs x 60 sec/1 min 平均存取时间Taccess =Tavg seek + Tavg rotation 数据传输速率: 单位时间从磁盘读/写信息的数量设某磁盘的位密度为M b英寸，转速 （线速度）为 V 英寸 /s，则该盘的数据传输速率为MV bs。若转速为m 转/s,每条磁道的容量为n 字节，则数据传输率为mn 字节 /s。读写磁头定位之后，可以根据磁盘的转速与存储密度来决定信息的传输速率。12.浮点数的表示（ IEEE754 ）任意一个十进制数可以写成 10E 计算机中一个任意进制数可以写成 e m m：尾数，是一个纯小数。e ：浮点的指数, 是一个整数。R ：基数，对于二进计数值的机器是一个常数，一般规定为 2，8 或 16。13.补码的加减法14.比较法求补码乘法名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 4 15.加减交替法16.循环 CRC 循环冗余校验码（Cyclic Redundancy Code ） ，广泛用于通信和磁介存储器中。CRC 编码格式是在k 位信息后加r 位检验码。17.汉明码海明码（ Hamming Code ） ，汉明码，以发明者 Richard Hamming的名字命名。海明码能够纠正单一位元的错误。18.名词解释指令集。机器指令（指令）计算机能直接识别、执行的某种操作命令。指令系统（指令集）一台计算机中所有机器指令的集合。机器硬件设计的依据，也是软件设计的基础。硬件和软件间的界面，直接影响计算机系统性能指令系统的特性完备性：指令丰富，功能齐全，使用方便。有效性：程序占空间小，执行速度快。规整性：对称性、匀齐性：指令格式和数据格式的一致性：兼容性：系列机软件向上兼容19.名词解释寻址方式存储器既可以存放数据又可以存放指令。因此当某个操作数或某条指令存放在某个存储单元时，其存储单元的编号，就是该操作数或指令在存储器中的地址。几乎所有的计算机，在内存中都采用地址指定方式当采用地址指定方式时，形成操作数或指令地址的方式，称为寻址方式。寻址方式分为两类，即指令寻址方式和数据寻址方式，前者比较简单，后者比较复杂。20.CPU 中的主要寄存器PC(Program Counter)- 程序计数器AR(Address Register)- 地址寄存器DR(Data Register)- 数据缓冲寄存器IR(Instruction Register)-指令寄存器AC(Accumulate Count)-累加寄存器PSW (Program Status Word) 程序状态字数据缓冲存储器（DR） ：用于主存和cpu 之间暂存数据或者为累加器提供一个工作区；累加寄存器（AC ） ：为算术逻辑单元（ALU ）提供工作区，提供运算的数据，存储运算结果；状态条件寄存器（PSW） ：表记 ALU 运算的执行结果或状态，如进位、溢出等；指令寄存器（IR ） ：用于存放正在执行的一条指令；程序计数器（PC） ：指示下一条要执行的指令的存储地址；地址寄存器（AR ） ：保存当前正在执行的指令或存取数据的地址。21.指令周期名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 5 22.微指令在微程序 控制的计算机中，将由同时发出的控制信号 所执行的一组微操作称为微指令。所以微指令就是把同时发出的控制信号 的有关信息汇集起来形成的。将一条指令分成若干条微指令，按次序执行就可以实现指令的功能。若干条微指令可以构成一个微程序，而一个微程序就对应了一条机器指令 。因此，一条 机器指令 的功能是若干条微指令组成的序列来实现的。简言之，一条机器指令 所完成的操作分成若干条微指令来完成，由微指令进行解释和执行。微指令的编译方法是决定微 指令格式 的主要因素。 微指令格式 大体分成两类 :水平型微指令和 垂直型微指令。23.控制器的设计方法列出所有机器指令的流程图；找出产生同一微操作控制信号的条件；写出各微操作控制信号的布尔表达式；化简各表达式；利用电路或门阵列实现。自己看 ppt 第八章24，采用32K32 的 SRAM 芯片，构成128K 64 的存储器。1）画出存储器的逻辑框图。2）图中标明信号线的种类、方向、条数。A DDSTOREL OA DPC M A RPC + 1 PCD B US M D R IRARMARIR M AD BU S MM DR A RM A R M DRDBUS MDR DR+AC AC AC AAA0A1D63D31D63CSCSCSCS32K 32 数据寄存器地址寄存器32K 32 C2:4 译码64位17位CS 0 CS3 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -