计算机组成原理 笔记

各个硬件的基本组成

主存

存储体:存储元,存储单元,存储字,存储字长,地址

MAR:地址寄存器,用于指明要读/写哪个存储单元。其位数反映存储单元数量

MDR:数据寄存器,用于暂存要读/写的数据

运算器的基本组成

ACC 累加器,用于存放操作数,或运算结果

MQ 乘商寄存器

X 通用的操作数寄存器

ALU 算术逻辑单元

控制器的基本组成

CU 控制单元

IR 指令寄存器,当前执行的指令

PC 程序计数器,存放下一条指令地址,有自动加一的功能

存储器的性能指标

描述速率,频率以10的三次方为进位制,主频,IPS,FLOPS

描述大小以2的10次方位进位制

CPU的性能指标

CPU时钟周期

CPU主频 1/CPU时钟周期

CPI 执行一条指令所需的时钟周期数

CPU执行时间

IPS 每秒执行多少条指令

FLOPS 每秒执行多少次浮点运算

系统整体的性能指标

数据通路带宽:数据总线一次所能并行传送信息的位数

吞吐量:指系统在单位时间内处理请求的数量

无符号整数的表示和运算

无符号整数的减法运算

被减数不变,减数按位取反,末尾加一

然后按位相加

带符号整数表示和运算

原码

补码

反码

原码和补码的快速转换

从右往左找到第一个1,这个1左边的所有数值位按位取反

移码

补码基础上将符号位取反

很方便用硬件电路对比大小

奇偶校验码

偶数个1异或是0

奇数个1异或是1

加法器

串行加法器

并行加法器

串行进位,行波进位

优化的并行加法器

存储系统的基本概念

CPU

Cache

主存

磁盘

磁带光盘

辅存中的数据要调入主存之后才能被CPU访问

主存和辅存之间通过硬件加操作系统转移

Cache和主存通过硬件自动完成

RAM

SAM

DAM

CAM

易失性存储器

非易失性存储器

破坏性读出

非破坏性读出

SRAM和DRAM

DRAM用于主存 使用栅极电容

SRAM用于Cache 使用双稳态触发器存储信息

ROM

MROM 掩模式只读存储器

厂家按照客户需求,在芯片生产过程中直接写入信息,之后任何人不可重写

PROM 可编程只读存储器

EPROM 可擦除可编程只读存储器

UVEPROM 用紫外线照射可以擦除

EEPROM 电擦除

Flash Memory 闪速存储器,可进行多次快速擦除重写

SSD 固态硬盘,速度快,功耗低,价格高

BIOS

重要的ROM

逻辑上被看做主存的一部分,主存由RAM+ROM组成,统一编址

注意

ROM芯片有很多时可以写的

闪存的写速度一般比读速度慢,写入前要擦除

RAM芯片是易失性的,ROM芯片是非易失性的,很多ROM也具有随机存取

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