计算机组成原理期末重点1

一. 第一章：

1.冯诺曼计算机特点：

运算器、存储器、控制器、输入和输出设备
指令和数据同等地位一起存放存储器，按地址访问。

2.系统软件、应用软件

系统软件：操作系统、语言处理程序、数据库管理系统等系统工具
应用软件：

3.存储容量的计算：

B=8位（1字节/根）
存储容量=存储单元个数x存储字长
MAR=16位 MDR = 32位
即：2^16 x 32 （1M = 2^20）

二. 第二章：

1.集成电路的发展：

电子管-》晶体管-》中小规模集成电路-》大/超大规模集成电路

三. 第三章：

1.系统总线：

是多个系统功能部件之间进行信息传送的公共通路。
作用：借助总线连接，多个系统功能部件之间进行信息实现地址、数据和控制信息的交换。
使用总线结构可以减少信息传输的条数。
总线按连接部件分为：片内总线、系统总线、通信总线
系统总线按传输信息不同分为：数据总线、地址总线、控制总线

2.总线性能指标：（重点）

（1B = 32位）
MB/s = B x 频率 / T=1/f x 一次数据传输所需要的周期数
eg：32根，66MHz，每个时钟周期传送两次数据
MB/s = 32b/8 = 4B x 66M /1/2 = 528

3.总线判优（重点）：

连接到总线上的功能模块有主动和被动两种形态，其中主设备可以启动以一个总线周期，而从设备只能响应主方请求。每次总线操作，只能有一个主设备，但是可以有多个从设备。
为了解决主设备用总线控制权，所以要设置总线判优部件。
按总线判优电路的位置不同，方式分为集中式、分布式。
集中式分有三种：链式查询方式、计数器定时查询方式、独立请求方式。

1. 链式查询方式：由总线授权BG 串行查询 IO接口是否发送总线请求，当达到的接口有总线请求则该设备获得总线控制权。
   
   特点：离中央判优器最近的设备具有最高优先权，离总线控制器越远，优先权越低。
   优点：实现总线控制的线数量少，容易扩充设备；容易扩充设备
   缺点：对电路故障很敏感；优先级固定

2. 计数器定时查询方式：计数器开始计数时，将计数值通过一组地址线发向各设备，当地址线上的计数值与请求总线的设备地址相一致时，该设备获得总线使用权。
   
   优点：可灵活改变优先次序
   缺点：以增加控制线数为代价

3. 独立查询方式：每个设备均有一对BR，总线判优器的排队电路根据一定优先次序决定首先响应哪个设备的请求。
   
   优点：响应时间快；对优先次序的控制相当灵活
   缺点：以增加硬件电路的控制线数为代价

总线通信控制种类，其中异步通信（重点）：

1.同步方式
2.异步方式
3.半同步方式
4.周期分裂方式
异步通信：不需要统一的公共时钟信号，依靠双方相互制约的应答信号或互锁协议实现通信定时，总线周期长度可变。
优点：总线周期长度可变，故可将快速和慢速的功能都连接到同一总线上；可靠性更高
缺点：以增加总线复杂性和成本为代价

五. 第五章：

一.IO设备和主机的联系方式：

1. IO设备的编址方式：按是否把IO设备和存储器存放在一起编址分为 统一编址 和 独立编址
   统一编址：特：不用占用主存空间，不必单独设置IO指令，缺点：IO设备占用了主存空间
   独立编址：IO不占用主存空间，不影响主存容量，但需要独立的IO指令
2. 传送方式：
   并行传送：传送速度快，但需要的数据线多
   串行传送：传送数据慢，只需要一根数据线和一根地址线。远距离数据通信用串行传送
3. 联络方式：
   按IO设备和工作速度的不同分为：
   立即响应方式、异步工作采用应答信号联络、同步工作采用同步时标联络

二.IO设备和主机信息传送的控制方式 – ：中断、DMA方式（重点）

1. 中断：CPU在启动IO设备时，不查询设备是否准备就绪，继续执行自身程序，只是当IO设备
   准备就绪并向CPU发出中断请求予以响应，这将大大提高CPU的工作效率，
   特点：主机与设备并行工作，传送与程序串行工作
2. dma：主存与IO设备之间有一条数据通路，主存与IO设备交换信息时，不需要调用中断服务程序，
   通过dma控制器控制实现主存与IO设备的直接数据传送，在传送的时候无需CPU干预
   特点：主机与IO设备并行工作，传送与主程序并行工作

第7章：

1.指令的一般格式

1.1操作码的概念

指令是由操作码字段和和地址码字段组成。
操作码：表示该指令应进行什么性质的操作，如进行加减乘除、取数、存数等，不同的指令用操作码字段的不同编码来表示，组成操作码字段的位数一般取决于计算机指令系统的规模。

1.2操作码位数：

1.固定长度
**优点：指令规整，译码简单；缺点：信息的冗余极大，使程序的总长度增加。
2.可变长度（操作码的扩展技术）：
操作码的位数随地址数的减少而增加
15条三地址指令 ---- 4位操作码
15条二地址指令 ---- 8位操作码
15条一地址指令 ---- 12位操作码
16条零地址指令 ---- 16位操作码

1.3地址码的概念：

可表示操作数，操作数的地址，运算结果的地址，或下一条指令的地址。如寄存器编号、外围设备端口地址、内存单元地址、操作数数值本身。
根据一条指令中有几个操作数地址，可将该指令称为几操作数指令或几地址指令：

1. 零地址指令：
   格式：
   
   功能：不需要操作数的指令，如停机、空操作、清除等控制类指令
2. 单地址指令：
   格式：
   
   功能：1.只有目的操作数的单操作数指令，如+1、-1、取反OP（A）->A；2.隐含另一个操作数地址的双操作数指令（AC）OP（A）->AC；
3. 二地址指令：
   格式：
   
   功能：(A1) OP (A2)→A1（A1为目的操作数地址）或(A1) OP (A2)→A2（A2为目的操作数地址），执行指令后结果会代替目的操作数地址原存的内容。
   二地址地址根据操作数的物理位置分为：
   1)SS型 存储器-存储器类型：只访问内存的指令格式（速度最慢）
   2)RS型 寄存器-存储器类型：既访问内存又访问寄存器的指令格式
   3)RR型 寄存器-寄存器类型：只访问寄存器的指令格式（速度最快）
   注意：寻址方式按操作数的物理位置不同，多使用RR和RS型，前者比后者速度快。
4. 三地址指令
   格式：
   功能：（A1）OP（A2）-> A3
5. 四地址指令：
   格式：
   功能：(A1) op (A2)→A3 A4给出下一条指令地址

2.寻址方式

1. 隐含寻址
2. 立即寻址
3. 寄存器寻址
4. 堆栈寻址
5. 直接寻址
6. 间接寻址
7. 寄存器寻址
8. 偏移寻址

操作数来源：寄存器间接寻址方式中，操作数处在主存单元
求有效地址：变址寻址方式中，操作数的有效地址等于**变址寄存器内容加上形式地址。
寻址操作数的速度：立即寻址>寄存器寻址>直接寻址。
寄存器一次间接寻址快于变址寻址；
变址寻址快于一次间接寻址；