计算机组成原理部分

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1、计算机组成原理部分第一节：1.从R进制转换成10进制的方法：按权展开2.10进制转换成2进制：分整数部分和小数部分转换3.机器数：计算机中表示的带符号的二进制数（原码，补码，反码，移码）4.ASCII是7位的二进制编码，95个编码，33个控制码5.汉字内码采用两个字节表示（每个字节最高位为1）第二课注意：溢出的判断：定点小数运算过程中出现绝对值大于1的现象叫溢出，一正一负运算永远不会溢出。（1）MOD4运算的时候，出现两个符号位相异时表示溢出，此时最高符号位表示的是结果应该的符号，最高有效位进位，符号位没有进位称为上溢；最高有效位没有进位

2、，而符号位产生进位称为下溢。（2）两个单符号位补码进行运算时，如果最高有效位和符号位同时产生进位，则不溢出，反之溢出。对阶运算时，是小阶向大阶对齐即：小数点左移，尾数右移。（误差小――被移出的是低位）第三课注意：计算机硬件结构1.单总线结构的优缺点：比较简单，容易实现，而且利于扩充CPU数量；缺点是要求所有的设备速度比较快，另外单总结结构会使得存储器和IO设备统一编址，这会影响到内存的存储空间，内存的编址要小于CPU所发出的寻址范围，因为部分地址划给了IO设备编址2.双总线结构：1.以CPU为中心的双总线结构的优缺点：CPU对内存和IO等

3、外设访问时，要使用不同的指令，指令操作码要区别。2.以存储器为中心的双总线结构的优缺点：内存和IO的数据交换不需要经过CPU,支持DMA方式（直接内存存取）3.CPU的基本功能：1.程序控制2.操作控制3.时间控制4.数据处理4.计算机体系结构的发展是从单指令流单数据流向多指令流多数据流结构发展（SISD—MIMD）5.存储器的三级模式和两个层次：CACHE和MM之间解决速度问题，CACHE和MM之间速度差异是5－10倍，靠硬件实现，CACHE是静态存储器（SRAM），主存是动态存储器（DRAM）；MM和辅助存储器之间解决容量问题，靠硬件

4、和软件（操作系统中的虚拟存储器）6.磁带是典型的顺序存储器，磁盘是直接存储器它对磁道寻址是随机的，对同一磁道内的扇区的寻找是顺序的，相连存储器是按内容访问的存储器是完全由硬件实现的小容量存储器快速存储器7.CACHE地址的映射：1.直接相连映射2.全相连映射3.组相连映射。直接相连映射和组相连映射的CACHE地址映射方法中，内存地址被分成了3个部分8.CACHE替换算法当中：LRA近期最少使用算法会使得CACHE的命中率是最高的，我们追求的也是CACHE的命中率（目前的CACHE命中率在99％）9.CACHE的等效访问时间（平均访问时间）

5、＝CACHE命中率×访问CACHE需要的时间＋（1－CACHE命中率）×访问内存需要的时间；使用CACHE和不使用CACHE两种情况下CPU访问存储器的速度提高的倍数＝访问内存的时间/平均访问时间 第四课注意：1.CISC（复杂指令集计算机），RISC（精简指令集计算机）RISC技术特点：1.指令种类少2.指令长度固定，指令格式少3.寻址方式少4.设置最少的访内指令5.在CPU内部设置大量的寄存器6.非常适合流水线操作2.中断技术在某种程度上可以保证CPU和IO的并行工作【中断可以嵌套，利用中断优先级】中断响应时间是指：从发出中断请求到进

6、入中断处理所用的时间3.DMA（直接内存存取）在内存与IO设备间传送数据时，不需要CPU的干涉，只需要CPU在过程开始和过程结束时发出相应指令【指明数据的起始地址，和数据长度】，以达到CPU与IO的并行工作4.多处理机【共享一个内存和所有IO设备】是多指令流多数据流计算机，并行处理机【采用资源重复技术，可以理解成有两条流水线】和流水结构单机【时间重叠技术】都是单指令流多数据流计算机5.两次故障之间系统能正常工作得时间叫平均无故障时间（MTBF）＝1/失败率（故障器件个数与总器件个数得比值）；串连系统R=R1R2R3…并联系统R＝1－（1－

7、R1）×（1－R2）×（1－R3）…（此公式是并联系统的MTBF）6.一般来说磁盘的格式化容量是非格式化容量的70％左右格式化容量＝总磁道数×每道扇区数×扇区容量非格式化容量＝最大位密度×最内圈周长×总磁道数平均数据传输率＝每道容量×转速＝每道扇区数×扇区大小×转速第五节：典型例题分析SIMD单指令流多数据流计算机，各处理单元是以同步方式，在同一时间内执行同一指令磁盘在向磁道上写数据的时候，是连续的（串行）方式写入的组相连地址分成3部分：区号＋组地址（组号）＋块内地址计算机组成原理当中必考内容：1.Cache的工作原理－－地址映射【直接映

8、射，组映射都是把内存分3部分（组相连地址分成3部分：区号＋组地址（组号）＋块内地址）（直接相连的3部分：区号＋块号＋块内地址】－－替换策略（谁的命中率高，LRA近期最少访问算法的命中率最高）－