计算机组成原理 期末复习
第一章 、计算机系统概论
1、计算机软件分为 系统软件(操作系统等) 和 应用软件(QQ等)
2、计算机把高级语言翻译成机器语言
3、冯·诺伊曼计算机的特点
1. 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成。
2. 指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。
3. 指令和数据均用二进制数表示
4. 指令由操作码和地址码组成
5. 指令在存储器内按顺序存放
4、指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？
有2种方式区分
1. 通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段取出的为指令，在执行指令阶段取出的即为数据。
2. 通过地址的来源区分，由PC提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的的是数据。
第三章、 系统总线
1、 系统总线按传输信息的不同可分为3类：数据总线、地址总线和控制总线
地址总线传输内容：
2 、 总线带宽：总线的数据传输效率。
计算方式：字节 / 时间 或者 字节 * 频率
例如：总线工作频率为33MHz总线带宽为32为(4B)
则总线带宽 = 4 * 33 = 132MBps
3、 总线结构的特点 P53
4、 同步通信：通信双方由同一时标控制数据传送称为同步通信。
5、奇偶校验码：判断1的个数
6、例题
第四章、 存储器
1、存储器的三个主要特性
2、缓存-主存层次解决 CPU和主存速度不匹配的问题，主存-辅存层次解决存储系统的容量问题。
3、 按字 、字节寻址
设有一个1MB容量的存储器，字长32位，问：按字节编址，字编址的寻址范围以及各自的寻址范围大小?
如果按字节编址，则
1MB = 2^20B
1字节=1B=8bit
2^20B/1B = 2^20
地址范围为0~(2^20)-1,也就是说需要二十根地址线才能完成对1MB空间的编码，所以地址寄存器为20位,寻址范围大小为2^20=1M
如果按字编址，则
1MB=2^20B
1字=32bit=4B
2^20B/4B = 2^18
地址范围为0~2^18-1，也就是说我们至少要用18根地址线才能完成对1MB空间的编码。因此按字编址的寻址范围大小是2^18
5、 (存储芯片)容量
芯片容量 = (2 ^ 地址线根数) * 数据线根数
芯片数 = 存储容量 / 芯片容量
例如：一个存储器的容量为 64K * 8位，芯片容量为 16K * 1;
芯片数 = 64 * 8 / 16 * 1 = 4 * 8 = 32片
其中 4 为组数， 8 为每组的芯片数
6、 海明码 p 100
7、 Cache的命中率、访问效率和平均访问时间 p 111
8、 Cache——主存地址映射 p 120 例 4.8 和 例4.9
9、 课后习题
- 4.7
- 4.28
设主存容量为256K字，Cache容量为2K字，块长为4。
（1）设计Cache地址格式，Cache中可装入多少块数据？
Cache容量为2K字，块长为4，Cache共有2K / 4 = 2 ^11 / 2 ^2 = 2 ^9 = 512块，
Cache字地址9位，字块内地址为2位
因此，Cache地址格式设计如下：
----------------------------------------
|Cache字块地址（9位） | 字块内地址（2位） |
----------------------------------------
（2）在直接映射方式下，设计主存地址格式。
主存容量为256K字 = 2 ^18 字，主存地址共 18 位
主存字块标记为 18 - 9 - 2 = 7位。
直接映射方式下主存地址格式如下：
--------------------------------------------------------------------------------
| 主存字块标记（7位） | Cache字块地址（9位） | 字块内地址（2位） |
--------------------------------------------------------------------------------
（3）在四路组相联映射方式下，设计主存地址格式。
根据四路组相联的条件，一组内共有4块，得Cache共分为 512 / 4 = 128 = 2 ^7 组，
主存字块标记为 18 - 7 - 2 = 9 位，主存地址格式设计如下：
---------------------------------------------------
|主存字块标记（9位）| 组地址（7位） | 字块内地址（2位）|
---------------------------------------------------
（4）在全相联映射方式下，设计主存地址格式。
（5）若存储字长为32位，存储器按字节寻址，写出上述三种映射方式下主存的地址格式。
- 4.30
第五章、 输入输出系统
１、 Ｉ／Ｏ设备与主机交换信息的常见３种方式：
1. 程序查询方式
2. 程序中断方式
3. 直接存储器方式
２、 常用的Ｉ／Ｏ设备p 166
３、Ｉ／Ｏ接口的功能
1. 实现I/O设备的选择
2. 实现数据缓冲，达到速度匹配
3. 实现数据串——并格式的转换
4. 实现电平转换
5. 传送控制命令
6. 监视设备的工作状态
4、程序查询方式会出现踏步等待的情况
5、 I/O设备的工作状态
1. D = 0, B = 0 暂停状态
2. D = 1, B = 0 已经准备就绪状态
3. D = 0, B = 1 正处于准备状态
6、程序中断方式的 触发器
1. INTR 中断请求触发器 [为 1 时表示发出中断请求]
2. MASK 屏蔽触发器 [为1时表示被屏蔽]
3. 当设备就绪即 D = 1，且 MASK = 0, 才可以让INTR = 1.
第六章、 计算机的运算方式
第七章、指令系统
1、指令由操作码和地址码两部分组成
2、地址码
3、 数据寻址的特点
