计算机组成原理复习提纲

计算机组成原理复习提纲

一、计算机系统概述

数字电路的三种状态

（一）计算机发展历程

（二）计算机系统层次结构

• 计算机硬件的基本组成
• 计算机软件的分类
• 计算机的工作过程

（三）计算机性能指标

• 吞吐量
• 响应时间
• CPU时钟周期
• 主频
• CPI
• CPU执行时间（指令周期）
• CPU的速度（MIPS、MFLOPS）

二、数据的表示和运算

（一）数制与编码

• 进位计数制及其相互转换
• 真值和机器数
• BCD码
• 字符与字符串
• 三种数据校验码及其特点

（二）定点数的表示和运算

• 定点数的表示
  • 无符号数和有符号数的表示
  • 定点数的表示范围（N位整数、M位小数（原码、补码））
• 定点数的运算
  • 定点数的位移运算
  • 原码定点数的加／减运算
  • 补码定点数的加／减运算
  • 定点数的乘／除运算
  • 溢出概念和判别方法

（三）浮点数的表示范围

• 阶码、尾数；最大正数、最小负数；规格化（补码、原码）

三、存储器层次机构

（一）存储器的分类

（二）! 存储系统的概念和分类、结构层次和特点

（三）半导体随机存取存储器

• SRAM的工作原理、特点
• DRAM的工作原理
• 存储器模块的交叉编码、存储器带宽的计算

（四）主存储器与CPU的连接

• 存储器系统设计

（五）高速缓冲存储器（Cache）

• 程序访问的局部
• Cache的基本工作原理
• 命中率、平均存取时间、加速比、Cache的效率
• Cache和主存之间的映射方式
• Cache中主存块的替换算法
• Cache写策略

（六）虚拟存储器

• 虚拟存储器的基本概念、工作原理
• 页式虚拟存储器
• 段式虚拟存储器
• 段页式虚拟存储器
• TLB（快表）
• FIFO、LRU的替换算法

四、指令系统

（一）指令格式

• 指令的基本格式
• 定长操作码指令格式
• 扩展操作码指令格式

（二）指令的寻址方式

• 有效地址的概念
• 数据寻址和指令寻址
• 常见的七种寻址方式

（三）CISC和RISC的基本概念

五、中央处理器（CPU）

（一）CPU的功能和基本结构

• 指令周期、机器周期、时钟周期的概念和三者的关系

（二）指令执行过程

（三）数据通路的功能和基本结构

（四）! 控制器的分类、功能和工作原理

• 硬布线控制器的特点
• 微程序控制器的特点和工作原理
  • 微程序、微指令和微命令
  • 微指令的格式、分类、编码方式
• 可编程逻辑控制器的特点

（五）操作流水线、指令流水线（CPU内部）

• 引起流水线阻塞的因素
  • 三种相关（数据、资源、控制）
  • 三种数据相关（WAW、WAR、RAW）

六、总线

（一）总线概述

• 总线的基本概念
• 总线的分类、总线结构的分类，总线带宽
• 总线的组成及性能指标

（二）总线仲裁

• 集中仲裁方式的分类：菊花链、优先级编码、计数器
• 分布仲裁方式

（三）总线操作和定时

• 同步定时方式
• 异步定时方式

（四）总线标准

七、输入输出（I/O）系统

（一）I/O系统基本概念

（二）外部设备

• 输入设备：键盘、鼠标
• 输出设备、显示器（VRAM）的容量与速度的计算、打印机
• 外存储器：硬盘存储器的容量与速度计算、磁盘阵列、光盘存储器、多种磁记录方式与自同步能力

（三）I/O接口（I/O控制器）

• I/O接口的功能和基本结构（状态、数据、控制）
• I/O接口及其编址
• 统一、地址区分
• 独立，指令或信号区分内存还是I/O接口

（四）I/O方式

• 程序直接控制
• 无条件
• 查询方式
• 程序中断方式
• 中断矢量、矢量中断的基本概念
• 中断响应过程（保存断点；关中断、保护现场，获取中断矢量）
• 中断处理过程
• 多重中断和中断屏蔽的概念、中断响应条件（当前指令执行完、高优先级的中断请求、CPU开中断、设备开中断）
• DMA方式
• DMA控制器的组成
• DMA传送过程
• 通道方式
• 分类
• 应用场合
• 外围处理器方式