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计算机组成原理自学笔记.doc

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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、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+数据块起始地址 机器码：原码、补码、反码、移码 原码有+0和-0之分，即0000和1000 0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： 汉字输入编码：数字编码、拼音编码、字形编码 汉字内部处理：内码 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、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 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地址定位