计算机组成原理重点概述

计算机组成原理复习大纲，包括计算机系统概述、数据的表示和运算、存储系统、指令系统、中央处理器、输入/输出系统等等。

计算机组成原理

• 总线
  • 是什么
    • 计算机中用来传输数据和信息的。
  • 分类
    • 片内总线
      • CPU内部的总线
    • 系统总线
      • 数据总线；地址总线；控制总线
  • 物理实现
  • 总线结构
    • 单总线
    • 双总线
• 存储器
  • 分类
    • 存取方式
      • RAM ：一般做主存
      • ROM：一般用做BIOS
    • 在计算机中的作用
      • 主存
        • RAM
          • SRAM；DRAM
        • ROM
          • MROM; PROM; EPROM; EEPROM
      • Cache
        • 用来解决主层和辅存速度不一致问题
      • 辅存
        • 磁盘、磁带、光盘
  • 层次结构
  • 关于主存储器的几张图
• 输入输出系统
  • 发展阶段
    • CPU一个人处理主存和I/O设备
    • 接口：可以起到缓冲和转化的作用
    • DMA：I/O设备和主存间有专门的通路
  • 联系方式
    • 当I/O设备有数据传递时，会发信号给CPU
  • 控制方式
    • 程序查询：我写个程序，因为每个设备都有编码。只要有请求，CPU就运行程序不断的查询设备。
    • 中断：让程序打断CPU，然后CPU转去处理i/o设备，处理完成了再回来搞自己的事情。
    • DMA：不存在什么打断情况，但是如果主存和I/o同时都需要访问CPU，就会发生冲突
• 数据在计算机中的存储
  • 字符和汉字
    • 原理：字符利用一个字节与128个字符对应；汉字利用二个字节与上万的汉字对应
  • 图像
    • 原理：利用点阵表示，用位置表示黑白，单独增加位数表颜色
  • 数字
    • 数字的存储
      • 无符号数
        • 正常存储（常做地址）
      • 有符号数
        • 原码；反码；补码
    • 小数的存储
      • 浮点数（本质：科学计数法）
• 指令系统
  • 组成
  • 分类
    • 操作码
      • 定长；扩展
    • 地址
      • 四地址
        • 操作数1的地址，操作数2的地址，操作结果的地址，下一条指定的地址
      • 三地址
        • 用PC取代下一条指定的地址
      • 二地址
        • ACC取代操作结果的地址
      • 一地址
        • ACC+操作数 在放到 ACC中
  • 寻址方式
    • 指令寻址
      • 顺序寻址；跳跃寻址
    • 数据寻址
      • 立即寻址：形式地址就是操作数，所以不用访问内存。
      • 直接寻址：形式地址是操作数的地址，所以我们需要访存一次找到操作数。
      • 间接寻址：形式地址是操作数地址的地址，所以我们需要访存二次找到操作数。
      • 寄存器寻址：形式地址是操作数在寄存器中的地址，我们只需要访问一次寄存器就好了。
      • 基地寻址：形式地址+基址寄存器后才是操作数的地址。（一般用于多道程序）
      • 变址寻址：形式地址+变址寄存器中的内容后才是操作数的地址，变址寄存器的内容会改变。
  • 指令周期
    • 取指、间指，执行和中断
  • 指令流水
    • 因为多条指令，在不同的指令周期下，部分可以并行，我们将这些可以并行的放在一直CPU周期执行。
• CPU的结构和功能
  • CPU的功能
    • 取指令（PC）
    • 分析指令（ID）
    • 执行指令（CU）
  • CPU中寄存器
    • 用户可见
      • 通用寄存器：万金油存储器，基本啥都能干
      • 数据寄存器：存放操作数。
      • 地址寄存器：存放地址。
      • 条件码寄存器（PSW）：用来存放条件码。前面数据计算的时候是否有溢出等问题。
    • 控制和状态
      • MAR：存储器地址寄存器。（用来访问存储单元的地址）
      • MAR：用来存放从存储器中取出的数据或指令。
      • PC：程序计数器，存放现行或者下一条指令的地址。（有计数功能，一旦取出指令，PC会自动＋1）
      • IR：指令寄存器，用来存放当前欲执行的指令。
  • CPU
  • CU