计算机组成


冯诺依曼计算机:

5大部件:存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备(适配器)

有五个特点:
1.由运算器,存储器,控制器,输入输出这五大部件组成
2.指令和数据以二进制形式存储在存储器中
3.整个系统以运算器为中心
4.指令有操作码和地址码
5.指令按顺序存在,以按一定顺序输出

计算机层次结构

应用程序

高级语言

汇编语言

操作系统

指令集架构层

微代码层

硬件逻辑层

计算机性能指标

机器字长

存储容量

运算速度:

  • 吞吐量和响应时间
  • 主频和CPU时钟周期
  • CPI:执行一条指令所需的时钟周期数。
  • CPU执行时间:指运行一个程序所花费的时间。取决于:1、主频;2、CPI;3、指令条数
  • MIPS:每秒执行多少百万条指令。
  • MFLOPS:每秒执行多少百万次浮点运算。(标志系统性能最有用参数)
  • GFLOPS:每秒执行多少十亿次浮点运算。
  • TFLOPS:每秒执行多少万亿次浮点运算。

校验策略

奇偶校验码(只能检出一位错误,不能确定出错的位置;只能检验处奇数位错误,不能检测出偶数位错误。),CRC校验,海明码

三种映射方式

全相联,直接相联,组相联

替换算法

先进先出

最近最不经常使用

近期最少使用

随机替换

RAM、ROM

随机存储器RAM:存储器的任何一个存储单元的内容都可以随机存取,而且存取的时间与存储单元的物理位置无关
只读存储器ROM:存储器的内容只能随机读出而不能写入,信息一旦写入存储器就固定不变,即使断电也不会丢失

位扩展法、字扩展法

位扩展法:CPU的数据线数与存储器芯片的数据位数不一定相等,就必须对存储芯片进行扩位(即进行位扩展,用多个存储器件对字长进行扩充,以增加存储字长)
字扩展法:指增加存储器中字的数量,,而位数不变。字扩展将芯片的地址线、数据线、读写控制线相应并联,而在片选信号来区分各芯片的地址范围。

时间局部性原理、空间局部性原理

时间局部性原理:指在最近的未来要用到的信息,可能是现在正在使用的信息
空间局部性原理:指在最近的未来要用到的信息,可能与现在正在使用的信息在存储空间上是邻近的

寻址方式

CISC和RISC比较

cpu

指令周期

时钟周期:计算机操作的最小单位,由计算机主频确定,是主频的倒数。
工作脉冲:控制器的最小时间单位,起定时出发作用,一个时钟周期有一个工作脉冲。
机器周期:即CPU周期,包含若干个时钟周期。
指令周期:CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间,可由多个CPU周期组成。
存取周期:存储器进行两次独立的存取器操作(连续两次读或写操作)所需最小间隔时间。

存储字长:存放在一个存储单元中的二进制代码位数
机器字长:CPU一次能处理数据的位数。
指令字长:一般去存储字长的整数倍。

总线分类

按用途:存储总线、系统总线、IO总线

按位置:外部总线、内部总线、片内总线

按组成:数据总线,地址总线,控制总线,电源线和地线

程序中断方式

只在I/O设备准备就绪并向CPU发出中断请求时才予以响应

中断分类

硬中断和软中断?区别?

中断隐指令

软件无法完成保存PC的任务,应由硬件实现:中断隐指令
主要任务:
①、关中断:在中断服务程序中,为了保护中断现场(即CPU主要寄存器中的内容)期间不被新的中断所打断,必须关中断,从而保证被中断的程序在中断服务程序执行完毕后能接着正确执行下去
②、保存断点:为了保证中断服务程序执行完毕后能正确地返回到原来的程序,必须将原来程序的断点(即程序计数器PC 的内容)保存起来。可以存入堆栈或者指定单元
③、引出中断服务程序。引出中断服务程序的实质是取出中断服务程序的入口地址并传送给程序计数器PC

DMA方式

主存和I/O设备之间有一条数据通路,当主存和I/O设备交换信息时,无需调用中断服务程序

DMA和中断区别

 

相关