计算机组成原理

本文章基于王道考研视频进行总结：https://www.bilibili.com/video/BV1BE411D7ii

文章目录

  • 计算机组成原理
  • 1.概述
    • 1.1 计算机的发展
    • 1.2 计算机的硬件
  • 2.运算方式和运算器
    • 2.1 进制计数器
    • 2.2 校验码
    • 2.3 定点数的表示
    • 2.4 浮点数的表示
  • 3.存储系统
    • 3.1 主存与寻址概念
    • 3.2 半导体存储器
    • 3.3 主存与CPU的连接
    • 3.4 双口RAM和多模块存储器
    • 3.5 Cache局部原理
    • 3.6 虚拟存储器
  • 4.指令系统
    • 4.1 指令格式
    • 4.2 数据寻址
    • 4.3 CISC和RISC替换版
  • 5.中央处理器CPU
    • 5.1 CPU功能/基本结构
    • 5.2 指令周期的数据流
    • 5.3 数据通路
    • 5.4 控制器
    • 5.5 指令流水线
  • 6.总线系统
    • 6.1 总线概念/性能指标
    • 6.2 总线仲裁
    • 6.3 总线操作/定时
    • 6.4 总线标准
  • 7.IO系统
    • 7.1 基本概念
    • 7.2 输入输出/外存储器
    • 7.3 IO接口
    • 7.4 程序查询/中断方式

1.概述

1.1 计算机的发展

  • 知识回顾与重要考点

  • 计算机层次结构

  • 计算机的性能指标

1.2 计算机的硬件

  • 早期冯诺依曼机

  • 计算机的工作过程

  • 计算机硬件的基本组成

  • 各硬件部件

2.运算方式和运算器

  • 总结

2.1 进制计数器

  • BCD码

  • 字符与字符串

  • 奇偶校验

  • 海明码

  • 循环冗余校验码

2.2 校验码

  • 知识回顾

  • 知识总览

加减法

  • 符号扩展

  • 加减运算知识点回顾

乘法

  • 原码一位乘数

  • 补码一位乘数

  • 知识点回顾

除法

  • 运算器的基本组成

  • 原码除法：加减交替法

  • 补码除法：加减交替法

  • 除法运算总结回顾

  • 强制类型转换

  • 边界对齐

2.3 定点数的表示

  • 知识点回顾

  • 浮点数的加减运算

  • 本节回顾

2.4 浮点数的表示

  • 一位全加器

  • 本节总览

  • ALU芯片的优化

3.存储系统

  • 总结

3.1 主存与寻址概念

  • 存储器芯片的基本结构

  • 寻址

  • 本节回顾

3.2 半导体存储器

  • 半导体随机存取存储器

  • DRAM的刷新

  • RAM-易失性存储器

  • 存储器的分类

  • 存储器的层次化结构

3.3 主存与CPU的连接

  • 概述

3.4 双口RAM和多模块存储器

  • 双端口RAM

  • 多体并行存储器

3.5 Cache局部原理

  • 局部性原理

  • 性能分析

  • 基本工作原理

  • 地址映射

  • 替换算法

  • 写策略——命中

  • 总结

  • 替换算法

  • 工作原理

  • 容量

  • 本节回顾

3.6 虚拟存储器

  • 概述

  • 页式虚拟存储器

  • 本节回顾

4.指令系统

  • 概述

4.1 指令格式

  • 操作类型

  • 本节回顾

4.2 数据寻址

  • 边界对齐存储

  • 本节回顾

4.3 CISC和RISC替换版

  • 两者对比

5.中央处理器CPU

5.1 CPU功能/基本结构

  • 运算器/控制器的功能

  • 运算器的基本结构

  • CPU的基本结构

  • 本节回顾

5.2 指令周期的数据流

  • 指令周期

  • 指令周期流程

指令周期的数据流

  • 指令周期的数据流——取指周期

  • 指令周期的数据流——间指周期

  • 指令周期的数据流——中断周期

  • 指令执行方案

  • 本节回顾

5.3 数据通路

  • 概述

CPU内部单总线方式

  • CPU内部单总线方式

  • 例题

  • 回顾

专用数据通路方式

  • 取值周期

  • 例题

  • 本节回顾

5.4 控制器

控制器的结构和功能

  • 控制器的结构和功能

  • 输入和输出

硬布线控制器

  • 硬布线控制器

  • CPU的控制方式

  • 安排微操作时序——中断周期

  • 逻辑图

  • 本节回顾

控制器的设计思路

  • 控制器的设计思路

  • 控制存储器基本结构

  • 控制存储器

微程序控制器

  • 微指令的格式

  • 微程序控制的基本概念

  • 两者对比

  • 本节回顾

5.5 指令流水线

指令流水线

  • 指令流水的定义

  • 流水线的表示方式

  • 性能指标

  • 本节回顾

影响流水线的因素

  • 机器周期的设置

  • 影响流水线的因素

  • 本节回顾

  • 指令流水线总结

6.总线系统

  • 概述

6.1 总线概念/性能指标

总线概念

  • 总线的特点

  • 串行总线/并行总线

  • 系统总线

  • 总线的分类

  • 本节回顾

总线的性能指标

  • 性能指标

  • 带宽

  • 串行总线与并行总线

  • 总线的性能指标

6.2 总线仲裁

  • 集中仲裁方式

  • 小结

6.3 总线操作/定时

  • 四个阶段

同步定时方式

  • 同步定时方式——读命令

  • 同步定时方式

异步定时方式

  • 异步定时方式

  • 数据传输率

  • 本节回顾

6.4 总线标准

  • 基本概念

  • 系统总线标准

  • 局部总线标准

  • 设备总线标准

  • 本节回顾

  • 补充：

7.IO系统

  • 概述

7.1 基本概念

  • I/O系统演变过程

  • 基本组成

  • I/O方式简介

7.2 输入输出/外存储器

  • 外部设备

  • 输出设备

  • 输入设备

  • 外存储器

  • 总结

7.3 IO接口

  • 概述

  • 基本结构

  • I/O端口及其编址

  • I/O接口的类型

  • 总结

7.4 程序查询/中断方式

  • I/O方式简介

程序查询方式

  • 流程图

  • 接口结构

  • 例题

  • 本节回顾

  • 本节总览

中断

  • 基本概念

  • 请求分类

  • 请求标记

  • 优先级设置

  • 屏蔽技术

  • 系统小结

  • 程序中断方式

  • 本节回顾

DMA方式

  • 总览

  • DMA控制器

  • DMA传送过程

  • DMA传送方式

  • 特点

  • 两者对比

  • CPU占用情况

  • 本节回顾

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