计算机组成原理部分知识点

硬布线控制器中，时序信号采用主状态周期-节拍电位-节拍脉冲三级体制；在微程序控制器中，一般采用节拍电位-节拍脉冲二级体制。
RISC（精简指令集计算机）的三个基本要素：一个有限的简单的指令集、CPU配备大量的通用寄存器、强调流水线优化。
CPU的基本功能包括四个方面：指令控制、数据加工、操作控制、时间控制。
中断请求不可以中断另一个正在执行的中断处理程序，及时这个中断请求具有更高优先级。
页式虚页中，页面失效中断发生的频率主要取决于主存容量。
冯氏计算机的基本思想：
- 采用二进制形式表示数据和指令。指令由操作码和地址码组成。
- 将程序和数据存放在存储器中，使计算机在工作时从存储器取出指令加以执行，自动完成计算机任务。这就是“存储程序”和“程序控制”（简称存储程序控制）的概念；
- 指令是顺序执行的，即一般按照指令在存储器中存放的顺序执行，程序分支由转移指令实现。
- 计算机由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备五大基本部件组成，并规定了5部分的基本功能。
同步控制方式：含义：又称固定时序控制方式或无应答式控制方式。任何指令的执行或指令中每个微操作的执行都受事先安排好的时序信号的控制。特点：每个周期状态中产生统一数目的节拍电位及时标工作脉冲。以最复杂指令的实现为基准。优点：设计简单，操作控制容易实现。缺点：效率低
异步控制方式：含义：可变时序控制方式或应答式控制方式。执行一条指令需要多少节拍，不做统一规定，而是根据每条指令的具体情况而定，需要多少，控制器就产生多少时标信号。特点：每一条指令执行完毕后都必须向控制时序部件发回一个回答信号，控制器收到回答信号后，才开始下一条指令的执行。优点：指令的运行效率高；缺点：控制线路比较复杂。
根据通道的工作方式，通道分为：选择通道、数组（成组）多路通道、字节多路通道。
DMA（Direct Memory Access,直接内存访问）与通道的不同之处：工作原理不同：DMA通过专门设计的硬件控制逻辑来控制数据交换的过程；而通道则是一个具有特殊功能的处理器，它具有自己的指令和程序，通过执行通道程序来控制数据交换的过程。所控制的外设类型不同：DMA只能控制速度较快、类型单一的外设；而通道则可以支持多种类型的外设。
DMA工作过程：
- 外设发出DMA请求
- CPU响应请求，DMA控制器从CPU接管总线的控制
- DMA控制器执行数据传送操作
- 向CPU报告DMA操作结束
- 主要优点是传送速度快
中断过程描述：
- 中断请求
- 中断判优
- 中断响应
- 中断识别
- 中断服务
- 中断返回
  中断与子程序调用的异同：相同点：形式相似，正常程序：主程序；中断程序：子程序。不同点：1、子程序的执行时程序员事先安排好的；中断服务程序是由随机的中断时间引起的，比如电源掉电、请求I/O数据传送、现场报警等。2、子程序往往与主程序有关；中断服务程序一般与中断的程序毫无关系。3、有可能出现多个中断事件同时请求的情况，此时，主机就需要进行判优，进而决定为哪一个请求服务。子程序不存在这种情况。
计算机系统的层次结构：计算机系统可分为：微程序设计级、一般机器级（机器语言级）、操作系统级、汇编语言级、高级语言级。
Cache通过地址映射的方法确定主存块与Cache行之间的对应关系，确定一个主存应该存放到哪个Cache行中。方法有：全相连映射、直接映射、组相连映射。
指令流水线技术：流水线实际上是把一个功能部件分解成多个独立的子功能部件，并依靠多个子功能部件并行工作来缩短所有任务的执行时间。流水线中相关问题：结构相关、数据相关、控制相关。
完整指令系统一个包含的指令：
- 指令寄存器（IR）：用来保存当前正在执行的一条命令
- 程序计数器（PC）：用来确定下一条指令的地址。
- 地址寄存器（AR）：用来保存当前CPU所访问的内存单元的地址。
- 状态条件寄存器：保存由算术指令和逻辑指令运行或测试的结果建立的各种条件码内容。除此之外，还保存中断和系统工作状态等信息，以便使CPU和系统能及时了解机器运行状态和程序运行状态。
微指令操作时间
- 取指（FE）：
  - T0: PC -> MAR、 1 -> R ;
  - T1: M(MAR) -> MDR 、(PC)+1 -> PC ;
  - T2: MDR -> IR、OP(IR) -> ID
- 间接寻址（IND）：
  - T0: Ad(IR) -> MAR、1 -> R;
  - T1: M(MAR) -> MDR
  - T2: MDR -> Ad(IR)
- 执行（EX）：
  - T0: Ad(IR) -> MAR、1 -> R、1 -> W ;
  - T1: M(MAR) -> MDR、AC -> MDR ;
  - T2: (AC)+(MDR) -> AC、MDR -> M(MAR)、MDR -> AC、0 -> AC、!AC(AC上划线) -> AC、L(AC)->R(AC), AC₀ 不变、Ad(IR) -> PC、0 -> G
- 取指阶段所有指令都要执行，间接寻址存在有需要间接寻址的数据时会执行，执行阶段会根据指令执行其中之一。

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