计算机组成原理知识点

计算机功能部件
输入设备、输出设备、存储器、运算器、控制器

机器字长
计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数

数据通路带宽
数据总线一次所能并行传送信息的位数

固件
具有软件特性的硬件

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BCD码
二进制编码的十进制数，通常采用二进制数来表示一位十进制数中的10个数码。常见BCD码，8421码（+6修正）、余3码、2421码

校验码
奇偶校验码、海明校验码、冗余校验码

原码
1.纯小数
1）当1>=x>0时，x原=x
2）当0>=x>-1时，x原=1-x=1+|x|
2.整数
1）当2n>=x>0时，x原=x 2）当0>=x>-2n时，x原=2n-x=2n+|x|
正数的原码是自己的真值，负整数的原码是自己的真值加上2**n

补码
1.纯小数
1）当1>=x>0时，x补=x
2）当0>=x>-1时，x补=x+2=2-|x|
2.整数
1）当2n>=x>0时，x补=x 2）当0>=x>-2n时，x补=2(n+1)+x=2(n+1)-|x|
正数的补码是自己的真值，负整数的补码是2**(n+1)减去自己的真值

反码
1.纯小数
1）当1>=x>0时，x反=x
2）当0>=x>-1时，x反=x+2-2(-n) 2.整数 1）当2n>=x>0时，x反=x
2）当0>=x>-2n时，x反=2(n+1)+x-1
正数的反码是自己的真值，负整数的反码是2**(n+1)减去自己的真值再减去1

移码
x移=2n+x（2n>x>=-2**n，机器字长为n+1）

移位
算术移位、逻辑移位、循环移位

移位规则
原码移位补0，反码移位补1，补码（左移补0，右移补1）

溢出
计算结果超过可表示数的范围

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SRAM与DRAM对比
SRAM：触发器、非破坏性读出、运行速度快、集成度低、功耗高，用于高速缓存
DRAM：电容、破坏性读出、需要刷新、运行速度慢、集成度高、功耗低，用于内存

DRAM常用刷新方式
集中刷新、分散刷新、异步刷新

主存容量扩展
位扩展法、字扩展法、字位同时扩展法

地址分配
线选法、译码片选法

多模块存储器
1.单体多字存储器
增大存储器带宽、但必须指令和数据连续存放才有实际效果
2.多体并行存储器
1）高位交叉编址
2）低位交叉编址

Cache命中率
Cache访问次数/（Cache访问次数+内存访问次数）

Cache和主存映射方式
直接映射、全相联映射、组相联映射

Cache替换算法
随机算法、先进先出算法、最近最少使用算法、最不经常使用算法

Cache写策略
全写法、写回法

数据在存储器中的存放方式
任意位置存储、存储字起始位置开始、边界对准方式

指令基本格式
1.零地址指令
1）不需要操作数的指令，如空操作指令、停机指令、关中断指令
2）堆栈计算
2.一地址指令
1）读出操作数后存回原地址，如加1，减1，求反，求补
2）读取操作数后将结果存放到ACC中（隐含寻址）
3.二地址指令
4.三地址指令
5.四地址指令

指令寻址
顺序寻址、跳跃寻址

数据寻址
隐含寻址、立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器直接寻址、寄存器间接寻址、相对寻址、基址寻址、变址寻址、堆栈寻址

CISC
指令系统复杂、指令数量大、指令字长不固定、寄存器数量少

RISC
指令系统简单、指令数量少、指令字长固定、寄存器数量多

CPU功能
指令控制、操作控制、时间控制、数据加工、中断处理

运算器组成
算术逻辑单元、暂存寄存器、累加寄存器、通用寄存器组、程序状态字寄存器、移位器、计数器

控制器组成
程序计数器、指令寄存器、指令译码器、存储器地址寄存器、储存器数据寄存器、时序系统、微操作信号发生器

指令周期
CPU从主存中取出并执行一条指令所需的全部时间

指令周期组成
取指、间址、执行、中断

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CPU控制方式
同步控制、异步控制、联合控制
影响流水线的因素
1.结构相关（资源冲突）
2.数据相关（数据冲突）
3.控制相关（控制冲突）

总线分类
片内总线、系统总线、通信总线

猝发传送方式
在一个周期内传输存储地址连续的多个数据字的总线传输方式

集中仲裁方式
1.链式查询方式
结构简单，扩展容易；对硬件电路故障敏感，优先级不能改变
2.计数器定时查询方式
增加控制线数量（设备n个，大致需要log2(n)条控制线）
3.独立请求方式
响应快，优先级控制灵活，控制线数量多（设备n个，大致需要2n+1条控制线）

总线传输4阶段
申请分配阶段、寻址阶段、传输阶段、结束阶段

I/O控制方式
程序查询方式、程序中断方式、DMA方式、通道方式