计算机组成原理
单选、填空
概论
1.计算机由：
运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部分组成。
graph TD;
输入-->存储器;
存储器-->输出;
输入--请求-->控制器;
控制器--命令-->输出;
输出--请求-->控制器;
控制器--命令-->输入;
控制器--地址-->存储器;
存储器-->运算器;
运算器-->存储器;
存储器--指令-->控制器;
2.计算机硬件的主要技术指标：
机器字长、存储容量、运算速度。
CPI= 一条指令所需时钟周期
$$ 运行时间=指令数*CPI/主频 $$
$$ 存储容量=存储单元数（MAR）*存储字长（MDR） $$
$$ T_m=\sum_{i=1}^n f_i t_i $$
Tm 是运行速度；fi 是第i种指令占全部操作数的百分比数 ；ti为第i种指令的执行时间。
3.摩尔定律
摩尔定律是指IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。
但在未来可能不适用。
4.指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分：
由控制信号决定地址信号选择方向。
- 通过不同的时间段来区分指令和数据，即在取指令阶段（或取指微程序）取出的为指令，在执行指令阶段（或相应微程序）取出的即为数据。
- 通过地址来源区分，由 PC 提供存储单元地址的取出的是指令，由指令地址码部分提供存储单元地址的取出的是操作数。
计算机系统硬件结构
1.按系统总线传输信息的不同，分为三类：
数据总线、地址总线和控制总线。
2.总线性能指标：
总线宽度：数据总线根数，（bit）几位就几根
总线带宽：总线数据传输速率，单位时间内传输的位数MBps（兆字节每秒）。例如，总线总线工作频率为33MHz，总线宽度为32位（4B），则33*（32/8）=132MBps
时钟同步/异步：数据与时钟（不）同步工作
总线复用：一条信号线上分时传送两种信号
信号线数：地址总线，数据总线，控制总线三种总线数的总和
总线控制方式：突发工作，自动配置，仲裁方式，逻辑方式，技术方式。
其他指标：负载能力，电源电压等
3.总线标准：
可视为系统与各个模块，模块与模块之间一个互联的标准界面。任何一方只需要根据总线标准的要求完成自身方面的需求，无需了解对方接口的要求。
4.总线控制:
- 总线判优控制
总线上连接的各类设备，按照其有无对总线有控制权，可分为主设备（有控制权），从设备（无控制权）。
总线的判优控制可分为集中式、分布式两种。集中式将控制逻辑集中在一处。分布式将控制逻辑分散在与总线连接的各个部件上。
- 集中控制优先权仲裁方式：（BS总线忙，BG总线同意，BR总线请求）
- 链式查询
链式查询中，离总线控制部件最近的设备具有最高优先权。
优点：这种方式只需要很少几根线就能按照一定优先次序实现总线控制，并很容易扩充设备。
缺点：电路敏感，优先级低的设备可能很难获得请求
2.计数器定时查询
特点：计数开始的位置是可以设定的，但一旦设定设备的优先次序被固定，设备的优先级就只能顺序排序，且固定不变。
缺点：增加了控制线数，控制较为复杂。
3.独立请求方式
优点：响应速度快，优先次序控制灵活（通过程序改变）。
缺点：控制线数量多，控制更为复杂。
5.存储器分类
静态RMA（以触发器原理寄存信息）和动态RMA（以电容充放电原理寄存信息）
6.存储器的层次结构
7.主存储器：
位于CPU和外存之间，一般由半导体ram,rom组成，主要用于存放物理地址
8.主存的技术指标：
存储容量=存储单元个数*存储字长（/8）
存储速度：由存储时间和存储周期表示
存储器带宽：
9.动态RAM刷新
分散，集中，异步。
10.译码驱动方式：线选法和重合法。
11.IO设备传送方式：并行传送和串行传送。
12.I/O设备与主机信息传送的控制方式：
程序查询方式、程序中断方式、直接存储器存取方式（DMA）、I/O通道方式、I/O处理机方式。
13.中断的概念：
终止当前程序，中断服务程序。
终端服务的流程：保护现场，中断服务，恢复现场，中断返回
保护现场：1.保存程序的断点 2.保存通用寄存器和状态寄存器的内容。
中央处理器
1.指令的一般格式
操作码+地址码
2.寻址方式分为：
指令寻址和数据寻址
指令寻址分为：顺序寻址和跳跃寻址。
3.数据寻址分为：
立即寻址、直接寻址、隐含寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、变址寻址、相对寻址。
4.指令周期
CPU，每取出并执行一条指令所需的全部时间为指令周期。
4个阶段：取指周期、间址周期、执行周期和中断周期。
控制单元
1.微指令操作分析
取指周期（取指令），间址周期（完成操作数有效地址），执行周期（执行），中断周期（CPU查询是否有请求中断事件发生）
2.机器周期
通常以访问一次存储器的最短时间为基准周期.（最短）
3.指令周期、机器周期、节拍和时钟周期的关系
4.带译码和节拍输入的控制单元框图
5.微程序设计思想的产生
将一条机器指令编写一个微程序，每一个微程序包含若干条微指令，每一条微指令对应一个或几个微操作命令。然后把这些微程序存到一个控制存储器中，用寻找用户程序机器指令的方法来寻找每个微程序中的微指令。由于这些微指令是以二进制代码形式表示的，每位代表一个控制信号(若该位为1，表示该控制信号有效；若该位为0，表示此控制信号无效)，因此逐条执行每一条微指令，也就相应地完成了一条机器指令的全部操作。可见，微程序控制单元的核心部件是一个控制存储器。
名词解释
1.Moore定律：微芯片上集成的晶体管束一直按每3年翻两番的Moore定律增长，微处理器的性能也按此几何级数提高。
2.串行通信：数据在单条1位宽的传输线上，一位一位地按顺序分时传送。
3.并行通信：数据在多条并行1位宽的传输线上，同时由源传送到目的地。
4.总线标准：系统与各模块、模块与各模块之间的一个互连的标准界面。
5.主存储器：位于CPU和外存之间，一般由半导体存储器RAM、ROM主要用于物理地址访存。
6.中断：计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理结束后再返回到现行程序的间断处继续执行原程序，这就是“中断”。
7.保护现场：一是保存程序的断点，二是保存通用寄存器和状态寄存器的内容。
8.指令周期：CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间称为指令周期，也即CPU完成一条指令的时间。
9.微程序：将一条机器指令编写成一个微程序，每一个微程序包含若干条微指令，每一位微指令对应一个或几个微操作命令。然后把这些微程序存到一个控制存储器中，用寻找用户程序机器指令的方法来寻找每个微程序的微指令。
计算
第六章基本通篇复习（浮点数不考），占比30分左右，非常重要！
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