计算机组成原理复习大纲

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1、计算机组成原理复习大纲第一章计算机系统概论（10）1.计算机的性能指标吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能处理的信息量。响应时间：表片从输入有效到系统产生响应之间的时间度量。利用率：在给定的时间间隔内系统被实际使用的时间所占的比率，用百分比表示。处理机字长：处理机运算器中一次所能完成二进数运算的位数。总线宽度：一般指CPU中运算器与存储器进行互连的二进制数位数。存储器容量：存储器中所有存储单元的总数目，主要以KB.MB.GB.TB来表示。存储器带宽：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用字节数表示。

2、主频/时钟频率：CUP工作节拍受到主时钟控制，主时钟不断产生固定频率的时钟，主时钟的频率叫CPU主频。MHz，GHz。倒数叫时钟周期。CPU执行时间：执行一般程序所占用的CPU时间。CPI：每条指令周期数，即执行一条指令所需的平均时钟周期数。MIPS：每秒百万指令数，即单位时间内执行的指令数。MFLOPS：每秒百万次浮点操作次数，用来衡量机器浮点操作的性能。2．存诸器外存储器：存储容量大的磁盘存储器和光盘存储器。内存储器：半导体存储器，简称内存。3．控制器指令的形式（操作码和地址码）[第四章]存储程序：把解题的

3、程序（指令序列）放到存储器称为存储程序。程序控制：依据存储程序控制全机协调来完成计算机任务。早期运算器和控制器合称CPU，目前把存储器也放入CPU中，称为中央处理机。4．系统程序：各种服务性程序、语言程序、操作系统、数据库管理系统。应用程序是针对某一应用课题领域开发的软件。手编程序－汇编语言－算法语言(用算法语言编写的程序称为源程序)编译系统(编绎程序和运行系统)解释系统5．计算机系统多级层次：徽程序设计级或逻辑电路级（直接由硬件执行）一般机器级（微程序）操作系统级（操作系统）汇编语言级（汇编程序）高级语言级（

4、编译程序）每一级向上都能进行程序设计，且得到下面各级的支持，保证产生一个良好的系统结构。专用机和通用机通用机超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机算机、单片机第二章运算方法和运算器（20-30）1数据格式：定点数（小数点位置不同，按定点数有纯整数和纯小数两种表示方法）浮点数（按IEEE54标准，一个浮点数由符号位S、阶码F、尾数M三个域组成。其中阶码E的值等于指数的真值e加上一个固定偏移值）2为了使计算机能直接处理十进制形式的数据，两种表示形式：字符串形式（非数值计算的应用领域）压缩的十进制数串形式（一个字

5、节放两个十进制的数位算术运算）3数的机器码表示的四种方式：原码表示法反码补码移码（用于表示浮点数阶码完成比较指数大小和对阶）正数原码反码补码一致符号位固定为0负数的反码为除符号位的每一位取反，反码数值最低位加1得到补码4字符与字符串的表示方法：国际上采用的是七单位的ASCII码（美国国家信息交换标准字符码）用于处理非数值领域的问题5校验码：奇校验码偶校验码（如没有提示一般取最高位）校验码是取0还是取1要看数据中1的个数。奇校验码时1个数为奇取0反之取1；偶反之。6溢出的判断：双符号法（两位符号位若出现01或10

6、则为正溢或负溢）或单符号法（当最高有效位产生进位而符号位无进位时产生正溢出，当最高有效位无进位而符号位有进位时产生负溢出）7ALU多功能算术/逻辑运算单元8内部总线：CPU内各部件的连线外部总线则是指系统总线：CPU与存储器、I/O系统之间的连线（CPU同计算机系统的其他高速功能部件的连线）9定点运算器的基本结构（ALU阵列乘除器寄存器多路开关三态缓冲器数据总线等逻辑部件）单总线结构运算器（速度慢控制简单）双总线结构（多了一个缓冲寄存器速度较快控制复杂）多总线结构（总线旁路器速度快控制复杂）10浮点数运算的几个

7、步骤0操作数检查、比较阶码并完成对阶、尾数求和运算、结果规格化、舍入处理、溢出处理11流水线原理（计算题加速比（P60））（实现时间并行性一种非常经济的方法）线性流水线的时钟周期Tc的定义为（子任务完成任务所需时间的最大值加上缓冲寄存器的延时）故流水线处理的频率为f（1/Tc）从理论上说，一个具有k级过程段的流水线处理n个任务需要的时钟周期数为Tk=k+(n-1)其中k个时钟周期用于处理第一个任务。k个周期后，流水线被装满，剩余n-1个任务只需n-1个周期就完成了。如果用非流水线件来处理这n个任务，时间上只能串

8、行，则所需时间周期数为Tl=n*k我们将Tl和Tk的比值定义为k级线性流水线的加速比第三章内部存储器（30）随机读写存储器SRAM、DRAM；只读存储器E2PROM、闪速存储器；并行存储器；cache存储器1存储器的分级对存储器的要求是容量大、速度快、成本低。为了解决了这三方面的矛盾，计算机采用多级存储体系结构，即高速缓冲寄存器（简称cache）、主存和外存。CPU能直接方式访问内存（