计算机组成原理自学笔记

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1、计算机组成原理(计组)计算机分类：电子模拟计算机、电子数字计算机（电脑）数字计算机：专用计算机、通用计算机通用计算机：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机通用计算机：超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机、单片机计算机的硬件存储单元：保存一个数的16个寄存器为一个存储单元指令形式：操作码+地址码控制器的取指周期、执行周期字节：8个位字：一个以上字节，字节的整数倍，常见的有2个字节的，其长度称为字长计算机的发展：电子管、晶体管、小规模集成电路、大型集成电路、举行集成电路19世纪开始计算机软件计算机程序：系统程序、

2、应用程序系统程序：各种服务性程序、语言程序、操作系统、数据库管理系统计算机程序：目的程序、汇编程序、源程序源程序翻译系统：编译系统、解释系统操作系统：批处理、分时、网络、实时计算机系统多级：微程序设计级、一般机器、操作系统级、汇编语言级、高级语言级运算方法和运算器数据表示：定点格式、浮点格式浮点数=阶符+阶码+数符+尾数整数转二进制除2，小数转二进制乘2十进制数串：字符串形式、压缩十进制数串形式另外还可以自定义数据：标识符数据表示、描述符数据表示标识符数据=标识符+数据描述符数据=描述符标识+特征标记+数据块长度+数据块起始

3、地址机器码：原码、补码、反码、移码原码有+0和-0之分，即0000和10000的补码只有一种形式反码也有+0和-0之分，即0000和1111移码的符号位与前三种相反，0表示负，1表示正主要采用补码，移码主要用来表示阶码ASII码由七位加一位偶校验码组成汉字的编码：1、汉字输入编码：数字编码、拼音编码、字形编码2、汉字内部处理：内码3、汉字输出：字模码从[ｙ]补求[－ｙ]补的法则是：对[ｙ]补包括符号位“求反且最末位加1”,即可得到[－ｙ]补上溢与下溢，同号的相加才可能溢出采用双符法表示溢出：01、10均为溢出行波进位加减器流

4、水式阵列乘法器为并行乘法器原码乘法有两种：直接原码乘法，带求补的间接原码乘法器间接原码乘法，符号求补的阵列乘法器：当输入都是不带符号时，输入输出都不需要求补，而当输入是带符号时，输入两数求补，乘积结果求补再输出补码乘法的符号位参与运算，原码的符号的则要分开运算。补码转换为真值的计算公式：补码乘法器是含有负1的，有四类全加法器FA补码除法：余数恢复法，交替加减法可控加法/减法单元CAS不恢复余数除法：加减交替进行，注意负数的右移逻辑加表示或，逻辑乘表示与总线分内部总线和外部总线，运算器包括ALU、阵列乘法器、寄存器、多路开关、

5、三态缓冲器、数据总线等逻辑部件运算器类型：单总线结构的运算器、双总线结构的运算器、三总线结构的运算器双总线结构需要设置输出或输出缓冲寄存器三总线结构有总线旁路器，把不需要修改的操作数直接输出浮点数加法减法步骤：0操作数检查、比较阶码大小完成对阶、尾数进行加减运算、规格化处理并舍入溢出条件是阶码的最高符号位为1。此时,当两位符号位为10时,表明上溢,为11时,表明下溢。当最高符号位为0时,表明没有溢出；两位符号位为01时,结果为正；为00时,结果为负。线性流水线的时钟周期、线性流水线的加速比存储系统存储器：随机读写存储器、只读

6、存储器、闪速存储器、高速存储器、cache存储器、虚拟存储器。存储介质主要采用半导体器件和磁性材料存储元可以存储一位二进制信息，若干存储元组成存储单元，许多存储单元构成存储器主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器主存的技术指标：存储容量、存取时间、存储周期、存储器带宽存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信息量SRAM的组成：存储体、地址译码器、驱动器、I/O电路、片选、输出驱动电路存储器的扩展方法：位扩展法、字扩展法、字位同时扩展法DRAM的刷新方式有：集中式、分散式、异步式ROM的种类：掩模式、一次编程、多次编程

7、地址总线的宽度决定了存储器的存储容量，数据总线的宽度决定了存储器的字长。加速CPU和主存之间有效传输措施：采用更高速的主存或加长存储器字长、采用并行操作的双端口存储器、采用cache、采用交叉存储器高速存储器：双端口存储器、多模块交叉存储器、相关联存储器相关联存储器的组成：检索寄存器、屏蔽寄存器、符合寄存器、比较线路、代码寄存器、存储体。主要用于虚拟存储器中放分段表、页表和快表；作为存放cache的行地址CPU与cache之间的数据交换是以字为单位，而cache与主存之间的数据交换是以块为单位。地址映射即是应用某种方法把主存

8、地址定位到cache中。址映射方式有全相联方式、直接方式和组相联方式三种Cache的替换策略：最不经常使用算法（LFU）、近期最少使用算法（LRU）、随机替换Cache的写入策略：写回法、全写法、写一次法L2级cache的内容是主存的子集，而L1级cache又是L2级cache的子集。L2