计算机组成原理重点难点(复习)

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1、计算机组成原理2011年4月16日课程期末复习第一章计算机系统概论计算机系统概论计算机发展简史计算机系统层次结构计算机体系结构计算机组成冯*诺依曼体系结构计算机分类计算机工作步骤计算机结构与功能知识结构*重点本章重点突出计算机组成的概貌和框架，由此简洁明了地了解计算机内部的工作过程实际上是指令流和数据流在此框架内由I/O→存储器→CPU→存储器→I/O的过程，是通过逐条取指令、分析指令和执行指令来运行程序的。同时要了解到当今计算机尽管发展到千变万化的程度，但其最根本的组成原理还是基于冯诺依曼的结构。1.冯·诺依曼体系结构。存储程序和程序控制

2、是冯·诺依曼型计算机的设计思想。存储程序的概念是将解题程序（连同必须的原始数据）预先存入存储器；程序控制是指控制器依据存储的程序控制全机自动、协调地完成解题任务。冯·诺依曼体系结构开创了程序设计的时代，到目前为止，绝大多数计算机仍沿用这一体制。2.计算机的结构和功能(1)功能从本质上来说，计算机的结构和功能运作都很简单。基本功能：数据处理数据存储数据传送、控制(2)结构计算机是以某种方式与其外部环境交互的实体。概括地说，与外部环境的所有连接可以划分为外围设备和通信线路。主要有4种结构组件：·中央处理单元（CPU）：控制计算机的操作并完成数据

3、处理·主存储器：存储数据·I/O：在计算机及其外部环境之间传输数据·系统互连：为CPU、主存和I/O之间提供某些通信机制*难点本章概念、名词较多，这些只是为进一步深化学习打下基础，因此严格讲本章没什么难点，只要建立计算机组成的框架即可。对指令和数据都以0或1代码存于存储器中，计算机如何区分它们这一问题，应特别注意重点理解。第三章系统总线第三章系统总线总线基本概念总线的分类总线的特性及性能指标总线结构总线结构举例总线举例总线控制知识结构*重点要求了解随着计算机的发展，应用领域的不断扩大，I/O设备的种类和数量也越来越多。为了更好地解决I/O设

4、备与主机之间连接的灵活性，计算机的结构从分散连接发展成总线连接。由于各个子系统都通过总线交换信息，这就产生了总线的瓶颈问题，影响了计算机的速度。为了克服总线瓶颈又产生了多总线结构，进一步为了设计简化，便于维护，有利于批量生产，又提出了各种总线标准。特别是为了解决众多部件争用总线，必须对总线进行判优控制和通信控制。1.总线仲裁。当多个主设备同时争用总线控制权时，由总线仲裁部件以优先权或公平策略进行仲裁，授权于其中的一个主设备总线的控制权。仲裁方式:(1)集中式仲裁方式：①链式查询方式；②计数器定时查询方式；③独立请求方式；(2)分布式仲裁方

5、式。2.总线的一次信息传送过程分为五个阶段:请求总线、总线仲裁、寻址目的地址、信息传送、状态返回。为同步主方、从方的操作,必须制定定时协议。定时方式：(1)同步定时：事件出现在总线上的时刻由总线时钟信号来确定；(2)异步定时：采用应答方式进行总线传输控制。*难点为了解决总线上各模块争夺总线的使用权，解决通信双方如何获知传输开始和结束，以及通信双方如何协调配合，总线的通信控制是至关重要的。第四章存储器第四章存储器存储器系统概述存储器的分类存储器的层次结构主存储器随机读写存储器存储器的扩展只读存储器知识结构提高访存速度的措施高速缓冲存储器辅助存

6、储器*重点存储器如同人的大脑具有记忆功能一样，是计算机组成的一个重要部件，它直接影响到计算机存储信息的容量和计算机的运行速度。 围绕着计算机速度的提高，容量的扩大，促使存储器从基本组成元件到整体结构都在不断的发展和完善。当今计算机大多以半导体存储器作为主存储器，以硬盘或光盘作为辅助存储器。为了更好解决存储器的速度、容量和价格/位之间的矛盾，采用Cache-主存和主存-辅存的存储器结构，使存储器的总体性能得到很大的提高。必须掌握各类存储器的工作原理，以及各类存储器在存储器的存储层次结构中各自起的作用。1.随机读写存储器的工作原理。(1)SRA

7、M存储器(2)DRAM存储器2.只读存储器的工作原理，(1)ROM存储器(2)EPROM存储器(3)芯片内部结构3.存储器的组织(位扩展、字扩展、字位同时扩展）4.Cache引入的理论依据。程序访问的局部性。地址映射(1)全相联映射方式：　灵活但映射函数复杂，不易实现(2)直接映射方式：　　映照简单，不需计算，快速但效率不高，易“颠簸”(3)组相联映射方式:组内全相联映射、组间直接映射*难点要求运用以前学过的电路知识和本章所学的半导体存储芯片，设计存储器和CPU的连接电路。注意要合理选用芯片，以及CPU和存储器芯片之间的地址线、数据线和控制

8、线的连接，特别是存储芯片片选逻辑的确定。本章另一个难点是掌握不同的Cache-主存地址映象直接影响主存地址字段的分配及替换策略和命中率。第五章输入输出系统第五章输入输出系统输入输