计算机组成原理总结

第一章概述
高级语言–>汇编语言–>机器语言
计算机五大部件: 运算器 控制器 存储 输入设备 输出设备 通过总线连接 下面一行是其归类
CPU(运算器(ALU)和控制器(CU))、存储器（这里指内存和高速缓存）、IO设备（外存属于这一部分）
CPU（中央处理器）和主存一起被成为主机
指令和数据以同等的地位保存在存储器内，均用二进制表示。计算机中的一切都是0和1
指令由操作码和地址码组成
指令一般按顺序放置，特定的条件下会改变执行顺序。
运算器用来运算，可以暂存结果。
内存用来存放程序（指令）和数据
控制器:控制指挥程序和数据的输入，运行及处理运算结果。
指令字长 操作码的位数加上地址码的位数。
存储字长 一个存储单元能存储二进制的长度。
MAR 存储器地址寄存器（与存储单元个数对应）
MDR 存储器数据寄存器（与存储字长对应）
控制器由PC（计数++ 预置下条指令的地址） IR（指令寄存） CU（指令分析）组成
下面是一条指令执行的过程
PC–>MAR–>MDR–>IR–>CU(假设此指令是一个加法指令)–>MAR–>MDR–>ACC(累加器) 此时完成了这条指令 PC++来取下一条指令继续类似的步骤继续执行。
机器字长：指CPU一次能处理数据的位数，与CPU的寄存器有关。影响加法器 数据总线 存储字长的位数。
存储容量 存储单元个数 * 存储单元字长（单位bit）
运算速度：受主频（决定时钟周期，越高周期越短，取指频率越高） 执行的操作 主存读写速度影响 单位为：MIPS（百万条指令每秒）

第二章计算机的发展 略

第三章系统总线
总线的作用：各部件之间的连接，互相传递消息。（换笔记本键盘的时候那个很多条线的塑料片插进键盘里的那个就是总线）
总线的分类：片内总线 系统总线 通信总线
片内总线：芯片内部的总线
系统总线：计算机内部通信的总线。又分为数据总线 地址总线和控制总线
通信总线：计算机之间的通信（就是网线呗） 远距离一般使用串行通信 近距离可以使用并行通信。（但好像我见过的一般的都是串行通信）
数据总线：位数与机器字长、存储字长有关。数据总线的位数称为总线宽度。作用：在各功能部件之间传输数据信息。
地址总线：指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元或IO设备的地址，位数与存储单元个数相关。
控制总线：使各功能部件在不同时刻占有总线使用权。
时钟：计算机取值周期，跟主频相关。
总线结构：单总线结构（已经过时） 多总线结构

第四章存储器
按存取方式分类（了解）：随机存储器（RAM）任何一个单元内容可以随机存取，主存中使用。 只读存储器（与随机存储器共同作为主存的一部分，统一构成主存的地址域） 顺数存储器 直接存取存储器
按作用分类：主存（和CPU直接交换信息） 辅存 缓存（用于速度不同的部件之间，例如CPU和主存之间的高速缓存（速度高于主存，低于CPU））
虚拟存储系统：要使用的地址远远大于主存中的单元个数，除去真实的物理地址。其余已经使用的地址被成为逻辑地址或虚地址。在真实应用时，会按照一定规则转化为物理地址。这使编程人员不用考虑内存编程。
存储器校验使用汉明码纠错（这行是了解内容）
主存中的替换策略 FIFO（先进先出） LRU（最少使用） 随机法 详细内容操作系统的课程中会介绍。

第五章输入输出系统
IO与主机的交换方式：程序查询（低效） 程序中断 DMA（直接存储器存取，不需要经过CPU。需要争取总线使用权。CPU会让给DMA，这个过程又称为周期窃取）
程序查询方式：是由CPU通过程序不断查询IO设备是否已经准备好
程序中断方式：程序做好准备之后通知CPU
DMA：IO设备与主存交换信息而不占用CPU DMA和CPU同时访问主存时，CPU总是将总线占有权让给DMA，称为周期窃取。
接口：可以看做是两个部件或两个系统的交接部分，它既可以是两种硬件设备之间的连接电路，也可以是两个软件之间共同的逻辑边界。
中断的概念：计算机在执行程序的过程中，当出现异常或特殊请求时，计算机停止现在程序的运行，转向对这些异常或特殊请求的处理，处理结束之后，继续执行原程序。这就是中断。中断涉及到的相关概念：保护现场 中断服务 恢复现场 中断返回等。
中断的其他概念：中断请求标记 中断逻辑判优 中断寻址 中断响应 保护现场和恢复现场 中断屏蔽等。（大概知道怎么回事即可）

第六章计算机的计算方法
信息在计算机内部都是0和1
无符号数 有符号数 原码 补码 反码及运算 （了解即可）

第七章指令系统
指令的一般格式：操作码+地址码

第八章CPU的结构和功能
CPU：主要包括运算器和控制器两个部分。运算器主要负责运算，控制器主要负责取指令、分析指令和执行指令、控制程序的输入和运算结果的输出以及对总线的控制等功能
指令周期：取出并执行一条指令所需的全部时间称为指令周期
指令流水（了解即可） 指令执行中所占用的部件不一样。所以可以以流水的形式同时执行多条指令。