把專業課剛看完一遍 現在進行第二遍的複習，由於專業課統考而教材不一樣，所以我只好結合網上的一些資料進行檢視希望在第二次複習之後能夠有很好的基礎。擒賊先擒王，我就首先來啃組成原理這塊硬骨頭吧--楊茂巍
2008.10.10
一·計算機系用概述
計算機的發展歷程：按照主器件發展分類
第一代計算機
第二代計算機
第三代計算機
***計算機
第五代計算機
計算機層次結構：硬體（五大結構，運算器，控制器，儲存器，輸入輸出裝置）--馮諾伊曼思想：1.採用二進位制**形式表示資訊。」中國的陰陽貢獻「2.採用儲存程式工作方式（最核心概念）3.計算機硬體系統有五大部件組成
計算機軟體分類：(1)系統軟體：a.作業系統軟體b.彙編、解釋或編譯軟體c.實用工具；
（2）應用軟體：a.字處理軟體b.電子**軟體c.資料庫管理系統d.作圖軟體e.通訊、網路軟體f.教育軟體
計算機基本工作過程：編寫程式--輸入程式--儲存程式--轉換程式為指令序列--執行程式--輸出結果。
計算機效能指標評判：吞吐量--計算機系統的吞吐量是指流入,處理和流出系統的資訊的速率.它取決於資訊能夠多快地輸入記憶體,cpu能夠多快地取指令,資料能夠多快地從記憶體取出或存入,以及所得結果能夠多快地從記憶體送給一台外圍裝置.這
些步驟中的每一步都關係到主存,因此,系統吞吐量主要取決於主存的訪問週期.
響應時間--在作業系統中，響應時間指使用者發出請求或者指令到系統做出反應（響應）的時間。
cpu時鐘週期--兩個相鄰時鐘脈衝之間的間隔時間即是乙個時鐘週期時間
主頻--cpu主頻是計算機的**器輸出的脈衝序列的頻率，這是計算機中一切操作所依具的時間基準訊號，主頻的高低決定計算機工作速度的快慢。
cpu執行時間--？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？
mips--每秒百萬條指令 mips=指令條數/（執行時間×10的六次方）=時鐘頻率/（cpi×10的六次方）
mflops--每秒百萬次浮點運算 mflops=程式中的浮點運算次數/（執行時間×10的六次方）
二·資料的表示和運算
進製計數制及其相互轉換：二進位制，十進位制，八進位制，十六進製制...互相轉換。
bcd碼--乙個十進位制數用四個二進位制數表示
真值和機器數--現實中的數與機器中數的表示方法
字元與字串--資料儲存的格式，通過特定的編碼實現。
校驗碼--校驗碼通常是一組數字的最後一位，由前面的數字通過某種運算得出，用以檢驗該組數字的正確性。常見的校驗碼有中華人民共和國居民身份證的最後一位，isbn號碼的最後一位等。
在計算機中對資料進行計算，分為定點表示和浮點表示。對於某一種數的表示方，我們關心他的兩項指標：一項是表示範圍，一項是解析度，就像一把尺子一樣。
首先 定點數--小數點位置固定不變的數叫做定點數
1. 定點數的表示
無符號數的表示--無符號整數--解析度為1
有符號數的表示--有符號整數--解析度為1，帶符號定點小數--是純小數
2. 定點數的運算
定點數的位移運算；
原碼定點數的加/減運算--運算元用原碼表示，結果也用原碼表示。
補碼定點數的加/減運算--運算元用補碼表示，連同符號位一起運算，結果也用補碼表示。
運算規則：若操作碼為減，則將減數變補後再與被減數相加。
定點數的乘/除運算；
溢位--如果運算結果超出表示範圍，稱為溢位。大於最大整數成為正溢，沿負的方向超出絕對值最大負數稱為負溢。
浮點數--浮點數是一種小數點位置不固定，可隨需要浮動的數。
1. 浮點數的表示
浮點數的表示範圍--根據階碼來確定，表示範圍-【2的（（2的m次方）-1）】～2的（（2的m次方）-1）×（1-（2的負n次方）），最高解析度 2的（-2的m次方）×（2的負一次方）
ieee754標準--短實數，長實數，臨時實數。
2. 浮點數的加/減運算--（1. 0 運算元的檢查；
2. 比較階碼大小並完成對階；
3. 尾數進行加或減運算；
4. 結果規格化並進行捨入處理。）
參考：http://www.cs.bupt.cn/eschool/pan1/chap02/2.6.1.htm
本知識點的最後乙個考點就是算術邏輯單元alu，我們要掌握序列加法器和並行加法器、算術邏輯單元alu的功能和結構。
10.21
算術邏輯單元alu
1. 序列加法器--《計算機組成原理》給出解釋--序列加法器因速度太慢，已經被淘汰。
並行加法器--？？
2. 算術邏輯單元alu的功能和結構：？？
三、 儲存器層次機構
（一） 儲存器的分類：主儲存器 外儲存器 高速緩衝儲存器
（二） 儲存器的層次化結構：cpu內部的暫存器組-cpu內部的第一級cache-第二級cache-主儲存器-外部儲存器
sram和dram都是半導體隨機讀寫儲存器，前者速度比後者快，但整合度不如後者高。二者的優點是體積小，可靠性高，**低廉，但缺點是斷電後不能儲存資訊。
1. sram儲存器的工作原理：
靜態隨機儲存器-依靠觸發器的兩個穩定狀態儲存資訊，多用來作為小容量的高速緩衝儲存器，不需要重新整理電路即能儲存它內部儲存的資料。
2. dram儲存器的工作原理：
動態隨機儲存器-依靠電容上的儲存電荷來儲存資訊，為了保持資料,所以必須隔一段時間重新整理（refresh）一次,dram是由許多基本儲存元按照行和列來組成的常用作大容量的主儲存器。
（四） 唯讀儲存器
rom-在正常工作中只能讀出不能寫入。主存中常用部分rom固話系統軟體中的核心部分。
（五） 主儲存器與cpu的連線
主儲存器與cpu的連線，原理上講打只需考慮以下四個方面：
a.系統模式
最小系統模式-較大系統模式-專用儲存匯流排模式
b速度匹配與時序控制
匯流排週期與時鐘週期（處理cpu事件基本時間單位）
c資料通路匹配
d有關主存的控制訊號
（六） 雙口ram和多模組儲存器
多模組儲存器：？？？？
在cpu和記憶體之間增加一層cache，其目的是為了解決cpu和記憶體的速度匹配問題。在這一點，我們要掌握程式訪問的區域性性原理(時間區域性性、空間區域性性)、cache的基本工作原理(命中率)、cache和主存之間的對映方式、cache中主存
塊的替換演算法，以及cache寫策略。
（七） 高速緩衝儲存器（cache）
1. 程式訪問的區域性
區域性性：在乙個較短的時間內，對儲存器的訪問大部分將集中在乙個區域性區域中。
2. cache的基本工作原理
cache將這個區域性區域的內容從主存複製到cache中，使cpu高速的讀取程式與資料。
3. cache和主存之間的對映方式
直接映像--容易實施，不夠靈活
全相聯映像--速度慢 需要匹配，但是可以利用cache的多樣性。
組相聯映像--又稱頁組映像--增加乙個資料表項實現前兩者優點結合
4. cache中主存塊的替換演算法
先進先出
近期最少使用
5. cache寫策略
標誌交換方式--或稱回寫法--在替換時寫入，可能會導致工作失誤，但是速度很快。
寫直達法--或稱通過式寫入--每次寫入cache時也同時寫入主存。
虛擬儲存器的重點在於「虛擬」二字，我們要掌握虛擬儲存器的基本概念及種類，包括頁式虛擬儲存器、段式虛擬儲存器、段頁式虛擬儲存器、tlb(快表)等，理解這些虛擬儲存器的基本原理、碎片的處理，各種方法的優點和缺點。
（八） 虛擬儲存器
1. 虛擬儲存器的基本概念
虛擬儲存器是依靠作業系統的支援來實現的，使用虛擬儲存器技術可是計算機的記憶體看起來比實際記憶體大。
2. 頁式虛擬儲存器
將虛存空間與主存空間都劃分為若干大小相同的項，虛存的頁稱為虛頁，主存的頁成為實頁。
通過頁表記錄並且轉換。
3. 段式虛擬儲存器
使用者程式按其邏輯結構分為若干段，各段大小可變--方便程式設計人員。可能造成空間上的浪費
4. 段頁式虛擬儲存器
將程式按其邏輯結構分段，每段再分為若干大小相同的頁，主存空間也劃分為若干同樣大小的頁。集上面兩種方式優點與一身。
5. tlb（快表）
儲存最常用的8到16頁面的頁表資訊，可以通過硬體實現，與慢表相對應，是慢表的當前活躍部分的副本。如果計算機採用多道程式工作方式，慢表可以有多個但是快表只有乙個。
計算機組成原理複習
模型機資料通路 指令3.取指 m db ir 4.取數 reg間址 r b alu 移位暫存器 內匯流排 mar 位址x pc pc a alu 移位暫存器 內匯流排 mar ab m m db mdr b alu 移位暫存器 內匯流排 c c b 同時r a 一起打入alu 移位暫存器 內匯流排 ...
計算機組成原理複習
1.計算機由運算器，儲存器，控制器，輸入裝置和輸出裝置五大部件組成。2.指令和資料以同等地位存放於儲存器內，並可按位址定址。3.指令和資料均用二進位制數表示。4.指令由操作碼和位址碼組成，操作碼用來表示操作的性質，位址碼用來表示運算元在儲存器中的位置。5.指令在儲存器內按順序存放。特定條件下，可根據...
計算機組成原理複習
mar memory address register 是儲存器位址暫存器，用來存放欲訪問的儲存單元的位址，其位數對應儲存單元的個數 如mar為10 位，則由210 1024個儲存單元，記為1k mdr memory data register 是儲存器資料暫存器，用來存放從儲存體的某個單元取出的 ...