《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

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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

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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

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。

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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

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中央处理器

CPU功能：指令控制，操作控制，时间控制，数据加工，中断处理

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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）

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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。

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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。