計算機組成原理 期末復習
第一章 、計算機系統概論
1、計算機軟件分為 系統軟件(操作系統等) 和 應用軟件(QQ等)
2、計算機把高級語言翻譯成機器語言
3、馮·諾伊曼計算機的特點
1. 計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備組成。
2. 指令和數據以同等地位存放於存儲器內，並可按地址尋訪。
3. 指令和數據均用二進制數表示
4. 指令由操作碼和地址碼組成
5. 指令在存儲器內按順序存放
4、指令和數據都存於存儲器中，計算機如何區分它們？
有2種方式區分
1. 通過不同的時間段來區分指令和數據，即在取指令階段取出的為指令，在執行指令階段取出的即為數據。
2. 通過地址的來源區分，由PC提供存儲單元地址的取出的是指令，由指令地址碼部分提供存儲單元地址的取出的的是數據。
第三章、 系統總線
1、 系統總線按傳輸信息的不同可分為3類：數據總線、地址總線和控制總線
地址總線傳輸內容：
2 、 總線帶寬：總線的數據傳輸效率。
計算方式：字節 / 時間 或者 字節 * 頻率
例如：總線工作頻率為33MHz總線帶寬為32為(4B)
則總線帶寬 = 4 * 33 = 132MBps
3、 總線結構的特點 P53
4、 同步通信：通信雙方由同一時標控制數據傳送稱為同步通信。
5、奇偶校驗碼：判斷1的個數
6、例題
第四章、 存儲器
1、存儲器的三個主要特性
2、緩存-主存層次解決 CPU和主存速度不匹配的問題，主存-輔存層次解決存儲系統的容量問題。
3、 按字 、字節尋址
設有一個1MB容量的存儲器，字長32位，問：按字節編址，字編址的尋址范圍以及各自的尋址范圍大小?
如果按字節編址，則
1MB = 2^20B
1字節=1B=8bit
2^20B/1B = 2^20
地址范圍為0~(2^20)-1,也就是說需要二十根地址線才能完成對1MB空間的編碼，所以地址寄存器為20位,尋址范圍大小為2^20=1M
如果按字編址，則
1MB=2^20B
1字=32bit=4B
2^20B/4B = 2^18
地址范圍為0~2^18-1，也就是說我們至少要用18根地址線才能完成對1MB空間的編碼。因此按字編址的尋址范圍大小是2^18
5、 (存儲芯片)容量
芯片容量 = (2 ^ 地址線根數) * 數據線根數
芯片數 = 存儲容量 / 芯片容量
例如：一個存儲器的容量為 64K * 8位，芯片容量為 16K * 1;
芯片數 = 64 * 8 / 16 * 1 = 4 * 8 = 32片
其中 4 為組數， 8 為每組的芯片數
6、 海明碼 p 100
7、 Cache的命中率、訪問效率和平均訪問時間 p 111
8、 Cache——主存地址映射 p 120 例 4.8 和 例4.9
9、 課后習題
- 4.7
- 4.28
設主存容量為256K字，Cache容量為2K字，塊長為4。
（1）設計Cache地址格式，Cache中可裝入多少塊數據？
Cache容量為2K字，塊長為4，Cache共有2K / 4 = 2 ^11 / 2 ^2 = 2 ^9 = 512塊，
Cache字地址9位，字塊內地址為2位
因此，Cache地址格式設計如下：
----------------------------------------
|Cache字塊地址（9位） | 字塊內地址（2位） |
----------------------------------------
（2）在直接映射方式下，設計主存地址格式。
主存容量為256K字 = 2 ^18 字，主存地址共 18 位
主存字塊標記為 18 - 9 - 2 = 7位。
直接映射方式下主存地址格式如下：
--------------------------------------------------------------------------------
| 主存字塊標記（7位） | Cache字塊地址（9位） | 字塊內地址（2位） |
--------------------------------------------------------------------------------
（3）在四路組相聯映射方式下，設計主存地址格式。
根據四路組相聯的條件，一組內共有4塊，得Cache共分為 512 / 4 = 128 = 2 ^7 組，
主存字塊標記為 18 - 7 - 2 = 9 位，主存地址格式設計如下：
---------------------------------------------------
|主存字塊標記（9位）| 組地址（7位） | 字塊內地址（2位）|
---------------------------------------------------
（4）在全相聯映射方式下，設計主存地址格式。
（5）若存儲字長為32位，存儲器按字節尋址，寫出上述三種映射方式下主存的地址格式。
- 4.30
第五章、 輸入輸出系統
１、 Ｉ／Ｏ設備與主機交換信息的常見３種方式：
1. 程序查詢方式
2. 程序中斷方式
3. 直接存儲器方式
２、 常用的Ｉ／Ｏ設備p 166
３、Ｉ／Ｏ接口的功能
1. 實現I/O設備的選擇
2. 實現數據緩沖，達到速度匹配
3. 實現數據串——並格式的轉換
4. 實現電平轉換
5. 傳送控制命令
6. 監視設備的工作狀態
4、程序查詢方式會出現踏步等待的情況
5、 I/O設備的工作狀態
1. D = 0, B = 0 暫停狀態
2. D = 1, B = 0 已經准備就緒狀態
3. D = 0, B = 1 正處於准備狀態
6、程序中斷方式的 觸發器
1. INTR 中斷請求觸發器 [為 1 時表示發出中斷請求]
2. MASK 屏蔽觸發器 [為1時表示被屏蔽]
3. 當設備就緒即 D = 1，且 MASK = 0, 才可以讓INTR = 1.
第六章、 計算機的運算方式
第七章、指令系統
1、指令由操作碼和地址碼兩部分組成
2、地址碼
3、 數據尋址的特點
