【计算机组成与结构】期末复习DAY1

写在前面:

用这种方式记录一下自己的复习,因为发现用CSDN比用ONENOTE好用的多。

如果对你有帮助可以点个赞啦。

今天复习比较笼统的知识点!


目录

CPI

MAR、MDR、PC作用、位数

XX位微机指的是

冯诺依曼机器的工作方式

算术和逻辑移位区别

计算机五大部件和作用

ALU的作用

原码补码的乘法(笔记+课后习题)

IEEE74中的单精度和浮点数表示范围​

原码加减法运算

定点数8位,16位的表示的整数、小数的范围

Verilog语言中赋值语句,always语句,阻塞赋值,非阻塞赋值、块语句的区别含义

海明校验码的求法(看笔记)

Cache的映射三种

DRAM刷新?为什么刷新?刷新的方法

DRAM、SRAM特点和区别

存储器芯片引脚与容量之间的关系

三级存储体系

三层存储系统的数据通路

字扩展、位扩展、字位联合(看书)

闪存、U盘(SRAM/DRAM区别)、SD卡概念特点

SRAM和DRAM的区别:

虚拟存储器概念(段页、分段、分页)

间指周期(在内存里面拿进来)主要是干什么的

存取(CPU访问内存的周期)、时钟、机器、指令、CPU周期概念、关系

RISC和CISC比较

寻址方式

指令系统之间的关系

为什么要引入指令系统

指令格式

区分指令、数据

控制器组成、功能、执行指令的步骤

微指令控制字段编码方式,多少位

微指令地址形成方式(3种)

微程序、微指令、微操作、微命令

ADD、SUB、LOAD微操作有哪些

微指令与指令关系、区别


CPI

计算机运行速度 P=I*CPI*T

I——程序所对应的指令数量

CPI——执行每条指令所需的平均周期数

T——每个机器周期时间

MAR、MDR、PC作用、位数

MAR(主存地址存储器)和PC的位数都取决于主存储器容量的大小,即地址码长度

MDR(主存数据寄存器)与主存储器的存储字长相同,即与每个存储单元的长度(位数)相同。

PC(程序计数器) 用于存放下一条指令所在单元的地址

位数取决于内存指令寄存器的位数。

XX位微机指的是

32位微机是指该计算机所用CPU能同时处理32位的二进制数

冯诺依曼机器的工作方式

控制流驱动方式

算术和逻辑移位区别

算术移位和逻辑移位的操作对象不同,算术移位的操作数为带符号数,逻辑移位的操作数为无符号数,算术右移时填入高位的数据为操作数符号位数值,逻辑右移时高位补零。算术移位中左移一位,相当于数值乘2(前提:无溢出),右移一位,相当于数值除2。

计算机五大部件和作用

五大部件:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备

运算器:执行数值型数据的算术加、减、乘、除运算,执行逻辑数据与、或、非运算,由ALU完成;暂时存放参加运算的数据和中间结果,由多个通用寄存器来承担。

控制器:控制器向计算机各部件提供每一时刻协同运行所需要的控制信号

存储器:由cache、主存、辅存组成的三层存储器系统,用来存档数据和程序等信息

输入输出:输入设备是向计算机输入程序和数据的设备,通过接口和总线与主机相连,用于人机交互。

ALU的作用

是能实现多组算术运算和逻辑运算的组合逻辑电路

原码补码的乘法(笔记+课后习题)

IEEE74中的单精度和浮点数表示范围

单精度(32位),阶码8位,尾数24位

双精度(64位),阶码11位,尾数53位

原码加减法运算

1)转换为补码后使用补码的加减法运算,然后转换成原码

2)直接用原码进行运算,符号和数值部分分开进行

定点数8位,16位的表示的整数、小数的范围

(四种形式:无符号、反码、原码、补码)

Verilog语言中赋值语句,always语句,阻塞赋值,非阻塞赋值、块语句的区别含义

块语句是指将两条或者两条以上的语句组合在一起,使其在格式上更像一条语句。块语句分为两种:

1)用begin_end语句,通常用来标识顺序执行的语句,用它标识的块称作顺序块

2)用fork_join语句,通常用来标识并行执行的语句,用它标识的块称作并行块

顺序块特点:

1)块内的语句是按照顺序执行的,即只有上面一条语句执行完后下面的语句才能执行;

2)每条语句的延迟时间都是相对于前一条语句的仿真时间而言的;

3)直到最后一条语句执行完,程序流程控制才跳出该语句块。

在begin-end语句块中,begin-end和fork-join块可以相互嵌套,也可以自我嵌套。如果begin-end中包含有局部声明,则他必须被命名(必须有一个标志)。如果要禁止一个begin-end块,那么被禁止的begin-end必须有名字。

并行块特点:

1)块内语句是同时执行的,即程序流程控制进入该块时刻,块内语句则开始同时并行执行;

2)块内每条语句的延迟时间都是相对于程序流程进入到块内的时刻。

3)延迟时间是用来给赋值语句提供执行时序的;

4)当按时间排序在最后的语句执行完成后,或者一个disable语句执行时,程序流程控制跳出该模块

海明校验码的求法看笔记)

Cache的映射三种

三种基本地址映像方式:直接映像、全相联映像、组相联映像

直接映像

映像规则:主存的某一块只能映射到cache的一个特定块。主存和cache被分成大小相等的块。

优点:实现简单

缺点:主存的字块只能被映像到唯一的cache块,使得cache得不到充分利用,会影响命中率。

全相联映像

映像规则:主存的每一块都可以映像到cache中的任何一个字块位置上,允许从已被占满的cache中替换出任何一个字块。

优点:灵活,使得cache得到充分利用

缺点:标记位数增加,导致cache标记容量大,成本增大。

组相联映像

映像规则:把主存和cache按同样大小分块,还按同样的大小分成组。组间为直接映像,组内为全相联映像。

组相联映像优点:结合了前面两种映像方式的优点,大大提高了命中率。

  主存地址:t+r  c    b

  Cache地址:c   r   b

DRAM刷新?为什么刷新?刷新的方法

刷新:对DRAM定期进行的全部重写过程,

刷新原因:因电容泄漏而引起的DRAM所存信息的衰减需要及时补充,因此安排了定期刷新操作;

常用的刷新方法有三种:集中式、分散式、异步式

集中式:在最大刷新间隔时间内,集中安排一段时间进行刷新,存在CPU访存死时间。

分散式:在每个读/写周期之后恬入一个刷新周期,无访存死时间。

异步式:是集中式和分散式的折衷。

DRAM、SRAM特点和区别

SRAM利用双稳态触发器来保存信息,而且只要不断电,信息不会丢失,

DRAM使用MOS电容来保存信息,使用时需要不断给电容充电。

DRAM的成本比SRAM低、速度比SRAM快,DRAM需要刷新DRAM的集成度高

存储器芯片引脚与容量之间的关系

芯片的字数和存储器的字数是一致的

三级存储体系

大多数机器采用三层存储结构:

            cache —主存—辅存

包含了两个层面:cache-主存层面和主存-辅存层面。

三层存储系统的数据通路

字扩展、位扩展、字位联合看书)

闪存、U盘(SRAM/DRAM区别)、SD卡概念特点

SRAM和DRAM的区别:

RAM可分为静态存储器(Static Random Access Memory,SRAM)和动态存储器(Dynamic Random Access Memory)。SRAM中的存储单元相当于一个锁存器,只有0,1两个稳态;DRAM则是利用电容存储电荷来保存0和1两种状态,因此需要定时对其进行刷新,否则随着时间的推移,电容其中存储的电荷将逐渐消失。

SRAM读写速度,生产成本高,多用于容量较小的高速缓冲存储器。

DRAM读写速度较慢,集成度高,生产成本低,多用于容量较大的主存储器。

动态存储器的定期刷新:在不进行读写操作时,DRAM 存储器的各单元处于断电状态,由于漏电的存在,保存在电容CS 上的电荷会慢慢地漏掉,为此必须定时予以补充,称为刷新操作

虚拟存储器概念(段页、分段、分页)

虚拟存储器指的是主存-辅存层面,使计算机具有辅存的容量、接近于主存的速度和辅存的价位比。

虚拟存储器由主存(DRAM)和联机辅存(硬盘)组成。以透明的方式给用户提供一个比主存空间大的多的程序地址空间(虚地址空间)。

间指周期(在内存里面拿进来)主要是干什么的

取指周期:取指周期是指令周期的第一个阶段,也称取指令阶段。即控制单元执行程序的周期内,从存储单元取出所要执行的指令的过程。(如Add指令)

存取(CPU访问内存的周期)、时钟、机器、指令、CPU周期概念、关系

机器周期通常又称CPU周期或总线周期,通常把一条指令划分为若干个机器周期,每个机器周期完成一个基本操作。常指从内存读一个指令字的时间。

指令周期:取出并执行完一条指令所需的时间。

时钟周期:CPU操作的的最小单位。

存取时间:指的是从启动一次存储器操作到完成该操作所需要的时间。

存取周期:是指连续启动两次独立的存储器操作所需要的最小时间间隔。

RISC和CISC比较

CISC指令数目多、字长不固定、寻址方式多、寄存器数量少、一般为微程序控制;

RISC指令数目少、字长固定、寻址方式少、寄存器数量多、一般为组合逻辑控制。

CISC和RISC的优缺点:

CISC

优点:指令越多功能越强,强调代码效率,容易和高级语言接轨。可以对存储器直接操作,实现从存储器到存储器的数据转移,可加入DSP指令。

缺点:指令太多不易记忆;CPU内部结构复杂造成频率不高;指令执行速度慢。

RISC:

优点:指令少容易记忆,尽量将操作码和操作数用1个16位数或32位数表示,指令整齐。CPU时钟频率可以做得很高,指令执行速度快。

缺点:同样功能的程序,产生的代码量比较大;不能对存储器直接访问,不能实现存储器到存储器的数据转移。

寻址方式

八种寻址方式:

  1. 立即数寻址:操作数由指令的地址码部分直接给出来。
  2. 直接寻址:指令中地址码字段给出操作数的地址,根据此地址到存储器找操作数。
  3. 寄存器直接寻址:CPU一般设置有一定数量的通用寄存器,用于存放操作数、操作数的地址或中间结果。如果指令地址码部分给出某一通用寄存器地址,而且所需的操作数就在这一寄存器中,则称为寄存器寻址。
  4. 间接寻址:指令中给出的地址不是操作数的地址,而是存放操作数地址的地址。
  5. 基址寻址:在计算机中设置一个专用的基址寄存器,或由指令指定一个通用寄存器为基址寄存器,操作数的地址由基址寄存器的内容和指令的地址码A相加得到。
  6. 变址寻址:操作数在存储器中的地址由指令地址码部分给出的地址A和指定的变址寄存器X的内容通过加法器相加得到。
  7. 相对寻址:是基址寻址的一种变通,由程序计数器PC提供基准地址,即PC中的内容加上指令的地址码部分给出的位移量的和做为操作数的地址。
  8. 堆栈寻址

指令系统之间的关系

 一个完善的指令系统应满足的条件:

  1. 完备性 指令丰富、功能齐全、使用方便——用汇编语言编各种程序时,直接提供的指令足够用
  2. 有效性 程序占存储空间小、执行速度快
  3. 规整性 对称性、匀齐性、指令格式和数据格式的一致性
  4. 对称性    所有的寄存器和存储器单元都可同等对待;所有的指令都可使用各种寻址方式
  5. 匀齐性    一种操作指令可支持各种数据类型
  6. 指令格式和数据格式的一致性    指令长度和数据长度有一定关系,方便处理和存取
  7. 兼容性  “向上兼容”

为什么要引入指令系统

指令就是要计算机执行某种操作的命令,一台计算机中所有机器指令的集合,称为这台计算机的指令系统。引入指令系统后,避免了用户与二进制代码直接接触使得用户编写程序更为方便。另外,指令系统是表征一台计算机性能的重要因素,它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构,而且也直接影响到系统软件,影响到机器的使用范围。

指令格式

区分指令、数据

指令和数据都是以二进制形式存储,指令的地址由程序计数器规定,而数据的地址是由指令规定的。

计算机区分指令和数据有以下2种方法:

通过不同的时间段来区分指令和数据,即在取指令阶段(或取指微程序)取出的为指令,在执行指令阶段(或相应微程序)取出的即为数据。

通过地址来源区分,由PC提供存储单元地址取出的是指令,由指令地址码部分提供存储单元地址取出的是操作数。

控制器组成、功能、执行指令的步骤

功能:正确分步完成每条指令规定的功能。正确、自动地连续执行指令.

步骤:

1.取指令

2.分析指令

3.执行指令

4.控制程序和数据的输入与结果输出.

5.对异常情况和某些请求的处理

组成:

(1)指令部件:程序计数器、指令寄存器、指令译码器、地址形成部件

(2)时序部件:脉冲源、启停控制逻辑、时序控制信号形成部件

微指令控制字段编码方式,多少位

编码方式:①直接控制法②字段直接编译法③字段间接编译法④常数源字段E

微指令由两部分组成:控制字段下址字段

微指令地址形成方式(3种)

产生后继微指令的微地址的方法有增量方法、增量与下址字段结合方式、多路转移方式、微中断方式。

微程序、微指令、微操作、微命令

微操作:一条指令的取出和执行可以分解成很多最基本的操作,这种最基本的不可再分割的操作称为微操作,又称为微命令。

微指令:在微程序控制的计算机中,由同时发出的控制信号所执行的一组微操作称为微指令。

微程序:微指令序列的集合就叫微程序。

微周期:一条微指令所需的执行时间。

ADD、SUB、LOAD微操作有哪些

微指令与指令关系、区别

控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令,通常把这种控制命令叫做微命令,而一组实现一定操作功能的微命令的组合,构成一条微指令。许多条微指令组成的序列构成了微程序,微程序则完成对指令的解释执行。指令,即机器指令,每一条指令可以完成一个独立的算术运算或逻辑运算操作。在采用微程序控制器的CPU中,一条指令对应一个微程序,一个微程序由许多微指令构成,一条微指令会发出很多不同的微命令。


摸完鱼了 好累哦

Guess you like

Origin blog.csdn.net/m0_45863636/article/details/121708289