《计算机组成原理高分笔记》-笔记

计算机考研四大件之一,计算机组成原理。充电中ing…

计算机系统概述(硬件+软件)

冯 · 诺依曼体系结构:运算器、控制器、存储器、I/O设备
运算器+控制器=CPU;CPU+主存储器=主机;I/O设备=外部设备
软硬件在逻辑上是等效的
系统软件+应用软件=计算机软件
编程语言=机器语言+汇编语言+高级语言
编译程序,解释程序,汇编程序


数据的表示和运算

10,2,8,16
BCD码:8421
ASCII码,汉字编码,大小端,校检码
原码,反码,补码,溢出
浮点数
算术逻辑单元


存储器层次结构

存储器
RAM,ROM,
性能指标:存储容量=存储字数*字长,单位成本=总成本/总容量,存储速度=数据传输率=数据的宽度/存储周期
金字塔存储器结构
Flash存储器都是按照块来读取数据的,而不是字节。
主存储器=内存条
高速缓冲存储器Cache。Cache与主存之间的映射方式:直接映射,全相联映射,组相联映射。
Cache应该与主存中的内容保持一致,但CPU对Cache的写入会改变Cache中的内容,这时就导致cache与主存的内容不一致。于是,如何一致就是一个需要解决的问题,由此延伸出了cache的写操作策略
虚拟存储器。它是一个逻辑模型,不存在物理存储器。访问时必须进行虚实地址交换。主要是为了解决主存的容量问题。
外存储器。


指令系统

指令=操作码(分定长操作码与不定长操作码)+地址码(也叫操作数字段)

零地址指令、一地址指令、二地址指令、三地址指令、四地址指令

寻址方式:指令寻址,数据寻址

RISC 和CISC 是目前设计制造微处理器的两种典型技术。

CISC:Complex Instruction Set Computer。inter ,amd
RISC:Reduced Instruction Set Computer。Compaq,IBM,HP,mips,SUN


中央处理器

中央处理器就是CPU呀
CPU功能:指令控制,操作控制,时间控制,数据加工,中断处理


总线

这部分内容是我一直想看的,总是在说什么系统总线南桥北桥,迷迷糊糊。

为什么会出现总线结构?

总线结构相反的是分散结构,早期计算机都是分散结构,但随着外设越来越多,线缆越来越多,分散结构在增减外设的时候不容易实现,太麻烦,所以设计成总线结构。分3类:单总线,双总线,三总线。性能指标:总线宽度,总线带宽。

为什么会出现总线仲裁?

由于总线是一种共享结构,所以会出现资源枯竭,多个设备抢总线控制权的问题。为了解决该问题,采用总线仲裁部件,合理的选择一个主设备来获得总线控制权。两种方式:集中仲裁方式,分布仲裁方式。

总线操作完成一次,被称为一个总线周期。4个阶段:申请分配,寻址,传送数据,结束。
总线标准都有什么?

系统总线标准:ISA(最早), EISA(32位CPU), VESA(32位CPU-多媒体), PCI(32/64位CPU,支持即插即用), PCI-Express(最新标准,全面取代PCI和AGP)
设备总线标准:IDE(CPU-磁盘), AGP(内存-显卡), USB, SATA(硬盘-主板)


输入/输出系统

I/O黑历史:

  1. 早期阶段(程序查询方式)的淘汰原因:I/O设备与主存所有的消息交换都必须通过CPU,及其浪费时间;I/O与CPU紧密捆绑,增删外设非常不方便。
  2. 接口模块和DMA阶段(中断方式和DMA方式):的淘汰原因:使用了总线连接方式,实现了CPU与I/O设备的并行工作,但在主机与I/O交换信息时,CPU仍然要中断现行程序。
  3. 具有通道阶段的结构:通道是负责I/O设备及实现主存-IO设备通信的部件,一个特殊的、依附于CPU的处理器。
  4. 具有I/O处理器的阶段:xxxx

I/O系统:软件,硬件
I/O设备分类:输入,输出,输入+输出
为什么要有I/O接口?

因为出现了以下问题:

  1. 有些IO口速度太慢,和CPU相差太大
  2. 一台机器会有多台IO设备
  3. 有些设备是串行传输数据,而CPU是并行传送

IO接口是主机和外设的桥梁,所有传输信息都要先放在IO接口中,所以IO口必须有寄存器,用来存储信息,这些寄存器就叫IO端口。
每一台IO设备都通过IO接口连到系统总线上。


发现一个读这套书的方法:在本书的最后附录部分,有历年真题考点统计表。对照统计表,一个考点一个考点从前面找内容,会比老老实实看目的性强得多。

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