计算机组成原理基本概念
1.主机:由CPU、存储器与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机。
2.CPU:中央处理器,是计算机的核心部件,由运算器和控制器构成。
3.运算器:计算机中完成运算功能的部件,由ALU和寄存器构成。
4.ALU:算术逻辑运算单元,负责执行各种算术运算和逻辑运算。
5.外围设备:计算机的输入输出设备,包括输入设备,输出设备和外存储设备。
6.数据:编码形式的各种信息,在计算机中作为程序的操作对象。
7.指令:是一种经过编码的操作命令,它指定需要进行的操作,支配计算机中的信息传递以及主机与输入输出设备之间的信息传递,是构成计算机软件的基本元素。
8.透明:在计算机中,从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。
9.位:计算机中的一个二进制数据代码,计算机中数据的最小表示单位。
10.字:数据运算和存储的单位,其位数取决于具体的计算机。
11.字节:衡量数据量以及存储容量的基本单位。1字节等于8位二进制信息。
12.字长:一个数据字中包含的位数,反应了计算机并行计算的能力。一般为8位、16位、32位或64位。
13.地址:给主存器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。
14.存储器:计算机中存储程序和数据的部件,分为内存和外存。
15.总线:计算机中连接功能单元的公共线路,是一束信号线的集合,包括数据总线、地址总线和控制总线。
16.硬件:由物理元器件构成的系统,计算机硬件是一个能够执行指令的设备。
17.软件:由程序构成的系统,分为系统软件和应用软件。
18.兼容:计算机部件的通用性。
19.软件兼容:一个计算机系统上的软件能在另一个计算机系统上运行,并得到相同的结果,则称这两个计算机系统是软件兼容的。
20.程序:完成某种功能的指令序列。
21.寄存器:是运算器中若干个临时存放数据的部件,由触发器构成,用于存储最频繁使用的数据。
22.容量:是衡量容纳信息能力的指标。
23.主存:一般采用半导体存储器件实现,速度较高。成本高且当电源断开时存储器的内容会丢失。
24.辅存:一般通过输入输出部件连接到主存储器的外围设备,成本低,存储时间长。
25.操作系统:主要的系统软件,控制其它程序的运行,管理系统资源并且为用户提供操作界面。
26.汇编程序:将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。
27.汇编语言:采用文字方式(助记符)表示的程序设计语言,其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应,但不能被计算机的硬件直接识别。
28.编译程序:将高级语言程序转换成机器语言程序的计算机软件。
29.解释程序:解释执行高级语言程序的计算机软件,解释并立即执行源程序的语句。
30.系统软件:计算机系统的一部分,进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件,与具体的应用领域无关。
31.应用软件:完成应用功能的软件,专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。
32.指令流:在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。从存储器流向控制器。
33.数据流:在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的数据序列。存在于运算器与存储器以及输入输出设备之间。
34.接口:计算机主机与外围设备之间传递数据与控制信息的电路。计算机可以与多种不同的外围设备连接,因而需要有多种不同的输入输出接口。
I/O部分
1.统一编址:将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等与内存单元一样看待,将它们和内存单元联合在一起编排地址,用访问内存的指令来访问输入输出设备接口的某个寄存器,从而实现数据的输入输出。
2.单独编址:将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器单独编排地址,用专门的控制信号进行输入输出操作。
3.单级中断:CPU在执行中断服务程序的过程中禁止所有其他外部中断。
4.多级中断:CPU在执行中断服务程序的过程中可以响应级别更高的中断请求。
5.中断屏蔽:CPU处理一个中断的过程中,对其他一些外部设备的中断进行阻止。
6.DMA:直接存储器访问,直接依靠硬件实现主存与外设之间的数据直接传输,传输过程本身不需CPU程序干预。
7.现场保护:CPU在响应中断请求时,将程序计数器和有关寄存器内容等系统的状态信息存储起来,以使中断处理结束之后能恢复原来的状态继续执行程序,称为现场保护。
8.中断向量:外设在向CPU发出中断请求时,由该设备通过输入输出总线主动向CPU发出一个识别代码,这个识别代码通常称为中断向量。
9.自陷:当CPU出现有算术操作异常、非法指令、越权操作和访存中的异常等某种内部情况时自己引起的中断称为自陷。
10.软件中断:由自陷指令引起的中断称为软件中断,又称为系统调用。
11.通道命令:通道用于执行输入输出操作的指令,也叫通道控制字(CCW)。
其他概念
1.猝发转输方式:在一个总线周期内传输存储地址连续的多个数据字的总线传输方式。
2.四边沿协议(全互锁):全互锁的总线通信异步方式,就绪信号和应答信号的上升边沿和下降边沿都是触发边沿。
3.码元:信息传输通道中,携带数据信息的信号单元。
4.波特率:码元传输速率,每秒通过信道传输的码元数。(传的是信号)
5.比特率:信息位传输速率,每秒钟通过信道传输的有效信息量。(传的是信息)
6.UART:通用异步接收器/发送器,一种典型的集成电路异步串行接口电路。
7.主设备:获得总线控制权的设备。
8.从设备:被主设备访问的设备。
9.总线事务:从总线的请求到完成总线的使用的操作序列。
10.总线协议:总线通信同步方式规则,规定实现总线数据传输的定时规则。
11.总线访问延迟:是主设备为获得总线控制权而等待的时间。
12.总线周期:是主设备占用总线的时间。
13.总线裁决方式:决定总线由哪个设备进行控制的方式。
14.系统总线:是用来连接系统内各大功能模块或设备,实现系统种各电路板的连接。
15.数据帧:串行数据传输的位格式,包括起始位,数据位,校验位,结束位和空闲位。
16.同步通信:所有的设备都从一个公共的时钟信号中获得定时信息。
17.异步通信:使用一个在CPU和设备之间的"握手"信号,去除了公共的时钟信号,从而使得操作变成异步的。非互锁、半互锁、全互锁。
18.链式查询方式(菊花链方式):各申请总线的设备合用一条总线作为请求信号线,而总线控制设备的响应信号线则串接在各设备间。
19.计数器定时查询方式:集中式总线裁决方式之一,设备要求使用总线时通过一条公用请求线发出,总线控制器按计数的值对各设备进行查询。
20.独立请求方式:集中式总线裁决方式之一,每一个设备都有一个独立的总线请求信号线送到总线控制器,控制器也给各设备分别发送一个总线响应信号。
21.串行传输:是指数据的传输在一条线路上按位进行。(只需一条数据传输线,线路的成本低,适合于长距离的数据传输)
22.并行传输:每个数据位都需要单独一条传输线,所有的数据位同时进行传输。(在采用并行传输方式的总线中,除了有传输数据的线路外,还可以具有传输地址和控制信号的线路,地址线用于选择存储单元和设备,控制线用于传递操作信号)。
23.复合传输:又称总线复用的传输方式,它使不同的信号在同一条信号线上传输,不同的信号在不同的时间片中轮流地从总线的同一条信号线上发出。(它与并串传输的区别在于分时地传输同一数据源的不同信息。)
24.消息传输方式:总线的信息传输方式之一,将总线需要传送的数据信息、地址信息、和控制信息等组合成一个固定的数据结构以猝发方式进行传输。
25.总线:一组可由多个部件分时共享的信息传输线。
调制磁盘部分
1.归零制(RZ):磁表面存储器记录信息时,不论某存储单元的代码是0或者1,在记录下一个信息之前记录电流要恢复到零电流。在给磁头线圈送入的脉冲电流中,正脉冲表示1,负脉冲表示0。不具有自同步能力。
2.不归零制(NRZ):磁表面存储器记录信息时,磁头线圈上始终有电流,不是正向电流就是反向电流,正向电流代表1,反向电流代表0。不具有自同步能力。
3.调相制(PM):磁表面存储器记录信息时,在一个磁化元的中间位置,利用电流相位的变化进行写1或者写0,所以通过磁头中的电流方向一定要改变一次。规定在记录数据1时,磁化翻转的方向是由负变正,记录数据0时磁化翻转的方向为由正变负。具有自同步能力
4.调频制(FM):磁表面存储器记录信息时,无论记录的代码是1还是0,或者是连续的1或连续的0在相邻的两个存储元交界处电流要改变方向。在记录数据1时,还要在位与位之间再翻转一次,写1的电流频率是写0的2倍。具有自同步能力
5.改进调频制(MFM):只有连续记录两个或两个以上0时在位周期的起始位置处翻转一次,而不是在每个位周期的起始处都翻转。
6.RLL码:在高密度磁盘中采用的信息编码技术,将原始数据序列变换成0,1游程长度受限制的代码,然后再用不归零制方式进行调制和写入。具有自同步能力
7.磁盘访问时间:指从发出读写命令,磁头从某一起始位置移动到新的记录位置,到结束从盘片读出或写入信息所花的时间。磁盘访问时间=寻道时间+旋转延迟+控制延迟+数据传输时间。
8.寻道时间:是将磁头定位到所要求的磁道上所需的时间。
9.旋转延迟:是找道完成后到磁道上需要访问的信息到达磁头的时间。
10.平均旋转延迟:是磁盘旋转半周的时间,也称磁盘的寻址时间。
11.数据传输时间取决于读扇区数据时间和传输数据时间,等于两者的最大值。
磁盘数据传输率=转速/秒*每道容量
12.磁盘存储设备的主要技术指标:存储密度、存储容量、寻址时间和数据传输等。
13.光盘的结构包括:光盘基片、存储介质和密封层。
14.光盘存储设备有只读型CD-ROM、EORM(写一次读多次)型和可檫写型三种。
注:自同步能力是从信号波形本身中提取信号时钟频率的能力。能力越强,接收者将能收到来自同一载体内同时发出的多个信号源更多更好信息的能力越强。
控制器部分
1.指令周期:从一条指令的启动到下一条指令的启动的间隔时间。
2.机器周期:指令执行中每一步操作所需的时间。
3.指令仿真:通过改变微程序实现不同机器指令系统的方式,使得在一种计算机上可以运行另一种计算机上的指令代码。
4.指令模拟:在一种计算机上用软件来解释执行另一种计算机的指令。
5.硬连线逻辑:一种控制器逻辑,用一个时序电路产生时间控制信号,采用组合逻辑电路实现各种控制功能。
6.微程序:存储在控制存储中的完成指令功能的程序,由微指令组成。
7.微指令:控制器存储的控制代码,分为操作控制部分和顺序控制部分。
8.微操作:在微程序控制器中,执行部件接受微指令后所进行的操作。
9.微地址:微指令在控制存储器中的存储地址。
10.控制存储器:CPU内用于存放实现指令系统全部指令的微程序的只读存储器称为控制存储器。
11.相容性微操作:在同时或同一个CPU周期内可以并行执行的微操作。
12.相斥性微操作:不能在同时或不能在同一个CPU周期内并行执行的微操作。
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