计算机组成原理重点

第一章

1.冯·诺依曼计算机模型。

1)计算机由运算器、存储器、控制器和输入/输出五个部件组成；

2)存储器以二进制形式存储指令和数据；

3)存储程序工作方式；

4)五部件以运算器为中心进行组织。

2.计算机系统性能指标

字长，主频，主存容量，RASIS特性，兼容性

第二章 数据表示

1.n位定点小数X(不考虑符号)，其表示范围为：2-n≤|X|≤1-2-n

2. n位定点整数X(不考虑符号)，其表示范围为：0≤|X|≤2n-1

3.采用定点数表示数的范围较小，运算很容易产生溢出。浮点表示法的最大特点是它可以表示很大的数据范围以及较高的数据精度。

4.一个n位定点整数补码能表示的数值范围是：-2n-1≤X≤ 2n-1﹣1

n位定点小数补码能表示的数值范围是：- 1≤X≤ 1﹣2-(n-1)

第四章 存储系统

1.存储器的主要性能指标容量，速度，价格

2.半导体只读存储器：掩膜只读存储器ROM

可编程ROM(PROM)可擦除和编程的ROM(EPROM)

电擦除电改写只读存储器(EEPROM)

闪速存储器(flash memory)

3. 高速缓冲存储器

工作原理：设置Cache是为了解决CPU和主存之间的速度匹配问题，理论依据是程序访存的局部性规律。

映射方式：有直接映像、全相联映像和组相联映像。

替换算法：先进先出法(FIFO) “近期最少使用”算法(LRU

4. 虚拟存储器

功能：1.是一种解决存储容量和存取速度矛盾的一种有效措施，是管理存储设备的有效方法。

2. 用户编制程序时就无需考虑所编程序在主存中是否放得下以及放在什么位置等问题。

3. 虚拟存储器使计算机具有辅存的容量，接近于主存的速度和辅存的位成本。

管理方法：虚拟存储器的管理方式有段式、页式或段页式三种。

5. 磁表面存储器的性能指标

存储密度　存储容量 平均存取时间 数据传送速率

6.硬磁盘存储器的基本组成

主要由磁记录介质、磁盘驱动器、磁盘控制器三大部分组成。

7.硬盘容量和数据传输率的计算

！未格式化容量=记录面数×理论柱面数×内圆周长×位密度(bit)

！理论上的柱面数应该等于(磁盘有效记录区外径-有效记录区内径)÷2×道密度。

！磁道能记录的二进制信息位的理论值等于内圆周长×位密度；内圆的记录密度最大。

！实际容量=记录面数×实际柱面数×每道扇区数× 每扇区的字节数(字节容量)

！数据传输率=(每分钟转速÷60)×内圆周长× 位密度(bit/S)

第五章 指令系统

1.指令一般的格式 操作码OP+ 地址码 A

2.指令字长度：一个指令字包含的所有二进制代码的位数。有等长指令字结构和变长指令字结构。

3. 指令系统性能的指标

( 指令所占存储空间是否尽可能小；表现在指令中代码密度是否高、信息冗余量是否少；

( 指令代码对应用需求的效率是否高，表现在非特权指令中功能性指令所占比例是否高、指令中操作数的访问范围满足应用需求的概率是否大、对操作系统和编译程序的支持程度是否高；

( 指令的译码速度、执行速度是否快。

4.寻址方式：立即寻址，直接寻址，间接寻址，相对寻址，基址变址寻址，隐含寻址方式

5.指令系统设计的基本思路

( 任务是确定所有机器指令的格式、类型、操作以及对操作数的访问方式。出发点是提高指令系统的性能/价格比。

( 基本设计思想：

(1)确定计算机系统中的基本操作(包括操作系统和高级语言的)是由硬件实现还是由软件实现；

(2)按照尽量缩短平均码长、方便译码与执行的原则，设计指令字格式。

6.堆栈是一种按特定顺序访问的存储区；其特点是后进先出(LIFO)或先进后出(FILO)。

堆栈存取方式

( 堆栈最底部存放数据的位置是固定不变的，该位置称为栈底；

( 堆栈中存放的最上面数据的位置是不停变化的，该位置称为栈顶；

( 存取数据只能在栈顶进行，不可中间插入或者从中间将数据取出。

堆栈存取方式在指令中的应用

?堆栈操作对临时保存和恢复某些数据极为简便。堆栈存取方式对应的操作有建栈、入栈和出栈三种，可对应指令系统中的三条指令。

?建栈操作只是存储器地址赋值给堆栈指针SP。

?只需要入栈(push)和出栈(pop)两种指令。

7.复杂指令集计算机CISC 精简指令集计算机RISC

RISC的主要特点：①选用使用频度高的一些简单指令，复杂指令用简单指令组合。②指令长度固定、指令格式种类少、寻址方式少。③只有取数/存数(LOAD/STORE)指令访存。④CPU中有多个通用寄存器。⑤采用流水技术,一个时钟周期完成一条指令。⑥采用组合逻辑实现控制器。⑦采用优化的编译程序。

CISC的主要特征：①指令系统庞大复杂，各种指令使用频度差别大②指令长度不固定、指令格式种类多，寻址方式多③访存指令不受限制④CPU中设有专