計算機組成原理總結

2021-08-28 06:45:14 字數 2409 閱讀 7703

第一章概述

高階語言–>組合語言–>機器語言

計算機五大部件: 運算器 控制器 儲存 輸入裝置 輸出裝置 通過匯流排連線 下面一行是其歸類

cpu(運算器(alu)和控制器(cu))、儲存器(這裡指記憶體和快取記憶體)、io裝置(外存屬於這一部分)

cpu(**處理器)和主存一起被成為主機

指令和資料以同等的地位儲存在儲存器內,均用二進位制表示。計算機中的一切都是0和1

指令由操作碼和位址碼組成

指令一般按順序放置,特定的條件下會改變執行順序。

運算器用來運算,可以暫存結果。

記憶體用來存放程式(指令)和資料

控制器:控制指揮程式和資料的輸入,執行及處理運算結果。

指令字長 操作碼的位數加上位址碼的位數。

儲存字長 乙個儲存單元能儲存二進位制的長度。

mar 儲存器位址暫存器(與儲存單元個數對應)

mdr 儲存器資料暫存器(與儲存字長對應)

控制器由pc(計數++ 預置下條指令的位址) ir(指令寄存) cu(指令分析)組成

下面是一條指令執行的過程

pc–>mar–>mdr–>ir–>cu(假設此指令是乙個加法指令)–>mar–>mdr–>acc(累加器) 此時完成了這條指令 pc++來取下一條指令繼續類似的步驟繼續執行。

機器字長:指cpu一次能處理資料的位數,與cpu的暫存器有關。影響加法器 資料匯流排 儲存字長的位數。

儲存容量 儲存單元個數 * 儲存單元字長(單位bit)

運算速度:受主頻(決定時鐘週期,越高週期越短,取指頻率越高) 執行的操作 主存讀寫速度影響 單位為:mips(百萬條指令每秒)

第二章計算機的發展 略

第三章系統匯流排

匯流排的作用:各部件之間的連線,互相傳遞訊息。(換筆記本鍵盤的時候那個很多條線的塑料片插進鍵盤裡的那個就是匯流排)

匯流排的分類:片內匯流排 系統匯流排 通訊匯流排

片內匯流排:晶元內部的匯流排

系統匯流排:計算機內部通訊的匯流排。又分為資料匯流排 位址匯流排和控制匯流排

通訊匯流排:計算機之間的通訊(就是網線唄) 遠距離一般使用序列通訊 近距離可以使用並行通訊。(但好像我見過的一般的都是序列通訊)

資料匯流排:位數與機器字長、儲存字長有關。資料匯流排的位數稱為匯流排寬度。作用:在各功能部件之間傳輸資料資訊。

位址匯流排:指出資料匯流排上的源資料或目的資料在主存單元或io裝置的位址,位數與儲存單元個數相關。

控制匯流排:使各功能部件在不同時刻占有匯流排使用權。

時鐘:計算機取值週期,跟主頻相關。

匯流排結構:單匯流排結構(已經過時) 多匯流排結構

第四章儲存器

按訪問方式分類(了解):隨機儲存器(ram)任何乙個單元內容可以隨機訪問,主存中使用。 唯讀儲存器(與隨機儲存器共同作為主存的一部分,統一構成主存的位址域) 順數儲存器 直接訪問儲存器

按作用分類:主存(和cpu直接交換資訊) 輔存 快取(用於速度不同的部件之間,例如cpu和主存之間的快取記憶體(速度高於主存,低於cpu))

虛擬儲存系統:要使用的位址遠遠大於主存中的單元個數,除去真實的實體地址。其餘已經使用的位址被成為邏輯位址或虛位址。在真實應用時,會按照一定規則轉化為實體地址。這使程式設計人員不用考慮記憶體程式設計。

儲存器校驗使用漢明碼糾錯(這行是了解內容)

主存中的替換策略 fifo(先進先出) lru(最少使用) 隨機法 詳細內容作業系統的課程中會介紹。

第五章輸入輸出系統

io與主機的交換方式:程式查詢(低效) 程式中斷 dma(直接儲存器訪問,不需要經過cpu。需要爭取匯流排使用權。cpu會讓給dma,這個過程又稱為週期竊取)

程式查詢方式:是由cpu通過程式不斷查詢io裝置是否已經準備好

程式中斷方式:程式做好準備之後通知cpu

dma:io裝置與主存交換資訊而不占用cpu dma和cpu同時訪問主存時,cpu總是將匯流排佔有權讓給dma,稱為週期竊取。

介面:可以看做是兩個部件或兩個系統的交接部分,它既可以是兩種硬體裝置之間的連線電路,也可以是兩個軟體之間共同的邏輯邊界。

中斷的概念:計算機在執行程式的過程中,當出現異常或特殊請求時,計算機停止現在程式的執行,轉向對這些異常或特殊請求的處理,處理結束之後,繼續執行原程式。這就是中斷。中斷涉及到的相關概念:保護現場 中斷服務 恢復現場 中斷返回等。

中斷的其他概念:中斷請求標記 中斷邏輯判優 中斷定址 中斷響應 保護現場和恢復現場 中斷遮蔽等。(大概知道怎麼回事即可)

第六章計算機的計算方法

資訊在計算機內部都是0和1

無符號數 有符號數 原碼 補碼 反碼及運算 (了解即可)

第八章cpu的結構和功能

cpu:主要包括運算器和控制器兩個部分。運算器主要負責運算,控制器主要負責取指令、分析指令和執行指令、控制程式的輸入和運算結果的輸出以及對匯流排的控制等功能

指令週期:取出並執行一條指令所需的全部時間稱為指令週期

指令流水(了解即可) 指令執行中所占用的部件不一樣。所以可以以流水的形式同時執行多條指令。

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