计算机组成原理复习

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1、计算机组成原理第一章计算机系统概论（5%）1.1计算机系统简介·计算机系统：计算机硬件、软件和数据通信设备的物理或逻辑的综合体。硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，同样重要。硬件：计算机的物理实体。如主机、外设等；软件：计算机运行所需的程序及相关资料。由具有各类特殊功能的信息（程序）组成（分为系统软件、应用软件）；·计算机的解题过程：高级语言程序→翻译成机器语言程序→运行→结果·计算机体系结构（有什么特征）：能被程序员所见到的计算机系统属性，即概念性的结构与功能特性。通常指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性。大都属于抽象的属

2、性。·计算机组成（如何实现特性）：如何实现计算机体系结构所体现的属性。1.2计算机的基本组成·冯·诺依曼计算机的特点：①计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成；②指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访；③指令和数据均用二进制数表示；④指令由操作码和地址码组成；⑤指令在存储器内按顺序存放；⑥以运算器为中心（这一条已推翻）。现代计算机三大部分：CPU（中央处理器：运算器+控制器）、I/O设备、主存储器1.3计算机硬件的主要技术指标（硬件性能指标）和名词解释·指令字长：一条指令中包含的二进制代码位数；·机器字长：

3、CPU一次能处理的最长二进制数据的位数，与CPU的寄存器位数有关；·存储字长：一个存储单元可存储的二进制代码的位数。·存储容量：包括主存+辅存容量，主存容量指主存中存放二进制代码的总位数；存储容量=存储单元个数×存储字长·字节：一个字节=8位二进制代码=23位；例：2M位=221位=218B=28KB1G=230;1M=220;1K=210·运算速度：吉普森法TM=i=1nfiti（TM：机器运行速度；fi：第i种指令占全部操作的百分比数；ti：第i种指令执行时间）（一种加权平均的算法）单位时间内执行指令平均条数，单位MIPS；执行一条指令所

4、需时钟周期数，单位CPI；每秒浮点运算次数，单位FLOPS。1.4本章习题解答指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们？答：计算机硬件主要通过不同的时间段来区分指令和数据，即：取指周期（或取指微程序）取出的既为指令，执行周期（或相应微程序）取出的既为数据。另外也可通过地址来源区分，从PC指出的存储单元取出的是指令，由指令地址码部分提供操作数地址。第三章系统总线（15%）3.1总线的基本概念·总线（BUS）：连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。·基本特征：在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接

5、22计算机组成原理收相同的信息（可一发一收、一发多收，不可多发一收、多发多收），即分时使用。为减轻总线负担，总线上各部件应通过三态门驱动缓冲电路与总线连通。3.2总线的分类按数据传送方式分：串行传输总线、并行传输总线按使用范围分：计算机总线、测控总线、网络通信总线按连接部件不同分：片内总线、系统总线、通信总线1、片内总线：芯片内部总线，厂家决定，无法掌控，速度极快。2、系统总线：CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线。①数据总线（DB）：用来传输个功能部件之间的数据信息，双向；数据总线的位数称为数据总线宽度。②地址总线（AB）：用来

6、指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址，或I/O设备的地址，单向，由CPU发出。CPU可访存的存储空间大小（存储单元个数）为2n，n为地址线数。③控制总线（CB）：用来发出各种控制信号的传输线，传输单向，总体双向。串行通信：数据在单条1位宽的传输线上，一位一位地按顺序分时传送；并行通信：数据在多条并行1位宽的传输线上，同时由源传送到目的地。3.3总线特征及性能指标1、总线特征：①机械特性：机械连接方式上配套；②电气特性：总线的每一根传输线上信号的传递方向和有效电平范围；③功能特性：每根传输线有特定的功能；④时间特性：任一根线的有效时

7、间。可用信号时序图描述。2、总线的性能指标：①总线宽度：数据总线的根数，用位表示（bit）；②总线宽度（标准传输率）：单位时间内总线上传输数据的位数（MBps）；③时钟同步/异步：数据与时钟同步/异步工作；④总线复用：共用一根物理总线，分时复用；⑤信号线数：AB+DB+CB线数和。3、总线标准：系统与各模块、模块与模块之间的一个互联的标准界面。解决不同厂家各类模块化产品的兼容、匹配问题。目前流行：ISA、EISA、VESA、PCI、AGP、RS-232c、USB即插即用（PlugandPlay）：任何扩展卡只要插入系统便可工作（PCI、USB

8、支持）。3.4总线结构单总线结构：控制简单、便于扩充、造价低；易形成系统的瓶颈：不允许同一时刻有两个以上的部件向总线传输信息，系统工作效率低；总线设备之间传输速率不