计算机组成原理基本概念汇总
1. 冯.诺依曼思想:用二进制表示程序和数据;计算机采用存储程序的工作方式;计算机硬件由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备组成。
2. 在计算机中用数字代码(二进制代码)表示各种信息。
3. 在物理机上用数字信号(数字型电信号)表示数字代码。
4. 用电平信号表示数字代码:实现并行操作。
5. 用脉冲信号表示数字代码:实现串行操作。
6. 存储程序工作方式:事先编制程序;事先存储程序;自动、连续地执行程序。
7. CPU由运算器、控制器、寄存器组成。
8. ALU:通过加法器实现运算操作(由全加器求和、由进位链传递进位信号)。
9. 通用寄存器组:提供操作数,存放运算结果。
10. 选择器:选择操作数;选择控制条件,实现各种算法。
11. 移位器:直接或者移位送出运算结果。
12. 控制器:产生控制命令(微命令),控制全机操作。
13. 微命令产生方式:组合逻辑控制方式:由组合逻辑电路产生微命令;微程序控制方式:由微指令产生微命令。
14. 存储器:存储信息。
15. 存储体:存放信息的实体。
16. 寻址系统:对地址码译码,选择存储单元。
17. 读/写线路和数据寄存器:完成读/写操作,暂存读/写数据。
18. 控制线路:产生读/写时序,控制读/写操作。
19. 输入/输出设备:转换信息。输入:原始信息à代码,送入主机;输出:处理结果à人们所接受形式(代码)并输出。
20. 总线:能为多个部件分时共享的一组信息传送线路。功能:内总线、局部总线、系统总线、外总线。信息:地址总线、数据总线、控制总线。格式:并行总线、串行总线。时序:同步总线、异步总线。方向:单向总线、双向总线。
21. 基本字长:指操作数的基本位数,影响计算精度、指令功能。
22. 主存容量:指存储单元个数(决定地址位数)*位数(表明编址单位)。
23. 外存容量:常表示为字节数,外存容量与地址码位数无关。
24. 运算速度:定点/浮点四则运算时间、每秒平均执行的指令条数(MIPS)、CPU时钟频率(MHz)。
25. 总线带宽=总线位数*总线时钟频率/8
26. 定点表示法:
27. 浮点表示法:
28. 浮点表示范围:
29. 指令:指示计算机执行某类操作的信息的集合。
30. 指令基本格式:操作码+地址码。
31. 指令字长:定长指令格式:便于控制。变长指令格式:合理利用存储空间。
32. 指令提供地址的方式:显地址方式:指令中明显指明地址(直接或间接给出);隐地址方式:地址隐含约定,不出现在指令中。
33. 单独编址:编址到寄存器:为每个寄存器(I/O端口)分配独立的端口地址;I/O指令中给出端口地址。I/O地址空间不占用主存空间,可与主存空间重叠。
34. 统一编址:编址到寄存器:为每个寄存器(I/O端口)分配总线地址;访问外设时,指令中给出总线地址。I/O端口占据部分主存空间。常将存储空间的低端分配给主存单元,高端分配给I/O端口,以示区分。
35. 微命令发生器:产生全机所需的各种微命令。分为电位型和脉冲型。
36. 微命令:控制最基本的操作(微操作)的命令。
37. 指令计数器PC:指示指令在M中的位置。顺序执行:PC+1;转移执行:PC先加1,再用转移地址修改PC。
38. 指令寄存器IR:存放现行指令。
39. 状态寄存器PSW:指示程序运行方式,反映程序运行结果。
40. 优先级:为现行程序赋予优先级别,以决定是否响应外部中断请求。
41. 时序线路:控制操作时间和操作时刻。
42. 总线周期长度可变,时钟周期长度不变。
43. 若干微命令编制成一条微指令,控制实现一步操作;若干微指令组成一段微程序,解释执行一条机器指令;微程序事先存放在控制存储器中,执行机器指令时再取出。
44. 控制存储器CM:存放微程序,CM属于CPU,不属于主存储器。
45. 微指令寄存器μIR:存放现行微指令。
46. 垂直型微指令:一条微指令定义并执行一种基本操作。优点:微指令短、简单、规整,便于编写微程序。缺点:微程序长,执行速度慢;工作效率低。
47. 水平型微指令:一条微指令定义并执行几种并行的基本操作。优点:微程序短,执行速度快。缺点:微指令长,编写微程序较麻烦。
48. 混合型微指令:在垂直型的基础上增加一些不太复杂的并行操作。微指令不长,便于编写;微程序不长,执行速度加快。
49. 同步控制,用统一微指令周期控制各条微指令执行。
50. 正数补码移位规则:数符不变(单:符号位不变;双:第一符号位不变),空位补0(右移时第二符号位移至尾数最高位)。
51. 负数补码移位规则:数符不变(单:符号位不变;双:第一符号位不变),左移空位补0,右移空位补1(第二符号位移至尾数最高位)。
52. 原码一位乘法:操作数、结果用原码表示;绝对值运算,符号单独处理;被乘数(B)、累加和(A)取双符号位;乘数末位(Cn)为判断位,其状态决定下步操作;作n次循环(累加、右移)。
53. 补码一位乘法:A、B取双符号位,符号参加运算;C取单符号位,符号参加移位,以决定最后是否修正;C末位设置附加位Cn+1,初值为0,CnCn+1组成判断位,决定运算操作;作n步循环,若需作第n+1步,则不移位,仅修正。
54. 定点除法运算:若干余数与除数加减、移位。
55. 原码恢复余数法:A、B双符号位,X、Y绝对值,|X|小于|Y| 。运算结束后,余数乘以2-n,与被除数同号。
56. 原码不恢复余数法(加减交替法): A、B取双符号位,X、Y取绝对值运算,|X|<|Y|。根据余数的正负决定商值及下一步操作。求n位商,作n步操作;若第n步余数为负,则第n+1步恢复余数,不移位。
57. 补码不恢复余数法(加减交替法):A、B取双符号位,符号参加运算,并且|X|<|Y。根据余数与除数的符号决定商值及下一步操作。求n-1位商,作n步操作(求出rn)。对商校正(商符变反,第n位商恒置1。
58. 浮点乘法运算:检测操作数是否为0。阶码相加。若阶码用移码表示,相加后要修正。.尾数相乘。相乘前不需对阶。结果规格化。一般左规。
59. 浮点除法运算:检测操作数是否为0。|AM|<|BM|?阶码相减。若阶码用移码表示,相减后要修正。尾数相除。相除前不需对阶。结果不再规格化。
60. 静态存储器SRAM双极型、静态MOS型):依靠双稳态电路内部交叉反馈的机制存储信息。功耗较大,速度快,作Cache。
61. 动态存储器DRAM(动态MOS型):依靠电容存储电荷的原理存储信息。功耗较小,容量大,速度较快,作主存。
62. 存储空间分配:先安排大容量芯片(放地址低端),再安排小容量芯片。
63. 低位地址分配给芯片,高位地址形成片选逻辑。
64. 动态存储器的刷新:定期向电容补充电荷。
65. 存储密度:面密度:单位面积中存储的二进制信息量;道密度:单位长度上存储的二进制信息量。
66. 存储容量:格式化容量;非格式化容量。
67. 寻址时间:平均寻道时间+平均等待时间。
68. 数据传输率:单位时间内从磁表面存储器所读/写的信息量。
69. 归零制(RZ):记录1时电流正向流动,记录0时电流反向流动。在记录2个信息位之间有一段距离没有电流变化。
70. 不归零制(NRZ):记录1时电流正向流动,电流保持到下一个信息到来,记录0时电流反向流动,并电流保持到下一个信息到来。
71. 不归零-1制(NRZ1):记录1时电流改变极性,使磁记录层的磁化强度方向发生翻转;记录0时保持原来的写电流和磁化强度方向。
72. 调相制(PM):在一个记录单元内,磁头线圈中的写入电流由负到正表示记录信息1,由正到负表示记录信息0。两者的相位相差180度。当二进制信息中出现连续两个1或连续2个0时,为了维持上述规则,在两个记录单元的交界处也要发生翻转。
73. 调频制(FM):在记录单元起始处不论是记录0还是1,都要改变电流方向,产生翻转;在一个记录单元中间点,记录1时改变电流方向,产生翻转,记录0时不改变电流方向,不产生翻转。这样记录1的频率是记录0的频率的1倍。
74. 改进型调频制(MFM):当二进制信息中出现连续0时,其记录单元的交界处翻转一次。在其它情况下(0->1,1->0,1->1)其记录单元的交界处不翻转;在一个记录单元的中间点,记录1时改变电流方向,产生磁化翻转,记录0时不改变电流方向,不产生磁化翻转。
75. 各道容量相同,各道位密度不同,内圈位密度最高。
76. 码距:一种编码体制中,各组合法代码间的不同位数称距离,其最小距离为该编码的码距。
77. 码距作用:衡量一种编码查错与纠错的能力。
78. 奇偶校验码:检测依据(编码规则):约定校验码中1的个数为奇数/偶数。可检测一位错,不能纠错。用于主存校验。
79. 海明校验码:检测依据:多重奇偶校验。
80. 循环校验码(CRC):校验码能被某代码除尽。将有效信息与余数拼在一起形成校验码。出错,余数不为0。不同出错位对应不同余数。余数循环。
81. 主存:主要存放CPU当前使用的程序和数据。(速度快、容量有限)
82. 辅存:存放大量的后备程序和数据。(速度较慢、容量大)
83. 高速缓存:存放CPU在当前一小段时间内多次使用的程序和数据。(速度很快、容量小)
84. 半导体存储器:利用双稳态触发器存储信息(动态存储器除外)。速度快,非破坏性读出(单管动态存储器除外),信息易失(只读存储器除外)。作主存、高速缓存。
85. 随机存取:可按地址访问存储器中的任一单元访问时间与单元地址无关。
86. 随机存取存储器:RAM:可读可写。ROM:只读不写,固存:用户不能编程;PROM:用户可一次编程;EPROM:用户可多次编程(紫外线擦除);EEPROM:用户可多次编程(电擦除)。速度指标:存取周期或读/写周期(ns)。
87. 顺序存取存储器(SAM):访问时读/写部件按顺序查找目标地址,访问时间与数据位置有关。两步操作:等待操作、读/写操作。速度指标:平均等待时间、数据传输率。
88. 直接存取存储器(DAM):访问时读/写部件先直接指向一个小区域,再在该区域内顺序查找。访问时间与数据位置有关。三步操作:定位(寻道)操作、等待(旋转)操作、读/写操作。速度指标:平均定位(平均寻道)时间(ms)、平均等待(平均旋转)时间(ms)、数据传输率(位/秒)。
89. 并行接口:接口与系统总线、接口与外设均按并行方式传送数据。数据各位同时传送。适用于设备本身并行工作,距主机较近的场合。
90. 串行接口:接口与系统总线并行传送,接口与外设串行传送。数据逐位分时传送。适用于设备本身串行工作,或距主机较远,或需减少传送线的情况。
91. 同步接口:接口与系统总线的信息传送由统一时序信号控制。
92. 异步接口:接口与系统总线的信息传送采用异步应答方式。
93. 向量中断:由硬件提供服务程序入口地址。将服务程序入口(中断向量)组织在中断向量表中;CPU响应时由硬件直接产生相应向量地址,按地址查表,取得服务程序入口,转入相应服务程序。
94. 中断向量:服务程序入口地址、服务程序状态字。
95. 中断向量表:存放中断向量的表一段存储区)。
96. 向量地址:访问向量表的地址(指向中断向量的首址)。
97. 单级中断:CPU响应后只处理一个中断源的请求,处理完毕后才能响应新的请求。
98. 多重中断:在某次中断服务过程中,允许响应处理更高级别的中断请求。