计算机组成原理知识点总结——详细版

计算机组成原理知识点总结第一章一、数字计算机的五大部件（硬件）及各自主要功能（P6）计算机硬件组成：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。

1、存储器（主存）主要功能：保存原始数据和解题步骤。

包括：内存储器（CPU 直接访问），外存储器。

2、运算器主要功能：进行算术、逻辑运算。

3、控制器主要功能：从内存中取出解题步骤（程序）分析，执行操作。

包括：计算程序和指令（指令由操作码和地址码组成）。

4、输入设备主要功能：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式。

5、输出设备主要功能：把计算机处理的结果变换为人或其他机器所能接收和识别的信息形式。

注：1、冯诺依曼结构：存储程序并按地址顺序执行。

2、中央处理器（CPU）：运算器和处理器的结合。

3、指令流：取指周期中从内存读出的信息流，流向控制器。

数据流：在执行器周期中从内存读出的信息流，由内存流向运算器。

二、数字计算机的软件及各自主要功能（P11）1、系统软件：包括服务性程序、语言程序、操作程序、数据库管理系统。

2、应用程序：用户利用计算机来解决某些问题而设计。

三、计算机的性能指标。

1、吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量，用bps度量。

2、响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量。

3、利用率：在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所在的比率，用百分比表示。

4、处理机字长：常称机器字长，指处理机运算中一次能够完成二进制运算的位数，如32位机、64位机。

5、总线宽度：一般指CPU从运算器与存储器之间进行互连的内部总线一次操作可传输的二进制位数。

6、存储器容量：存储器中所有存储单元（通常是字节）的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。

7、存储器带宽：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用B/s（字节/秒）表示。

8、主频/时钟周期：CPU的工作节拍受主时钟控制，按照规定在某个时间段做什么（从什么时候开始、多长时间完成），主时钟不断产生固定频率的时钟信号。

计算机组成原理知识点1. 冯·诺依曼体系结构：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。

2. 运算器：计算机的核心部分，负责执行各种算术运算和逻辑运算。

3. 控制器：负责控制指令的执行次序和操作，包括指令的获取、解码和执行。

4. 存储器：用于存储计算机程序和数据，包括主存储器（RAM）和辅助存储器（硬盘、固态硬盘等）。

5. 输入设备：用于将外部数据或指令输入到计算机，包括键盘、鼠标、扫描仪等。

6. 输出设备：用于将计算机处理后的结果输出到外部，包括显示屏、打印机、音响等。

7. 指令集：计算机能够执行的全部指令的集合。

8. 指令的执行过程：指令的获取、解码、操作和存储四个步骤。

9. 计算机的时钟：用于统一各个部件的工作节奏。

10. 运算器的设计：包括算术逻辑单元（ALU）和寄存器的设计。

11. 控制器的设计：包括指令寄存器、程序计数器和指令译码器的设计。

12. 存储器的分类：根据访问方式可以分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

13. 存储器的层级结构：由高速缓存、主存储器和辅助存储器组成，速度逐级递减，容量逐级递增。

14. 输入输出控制方式：包括程序控制方式、中断方式和直接存储器访问方式。

15. 总线的作用：用于数据和控制信息在计算机各个部件之间传输。

16. 总线的分类：根据传输数据的方式可以分为数据总线、地址总线和控制总线。

17. 中央处理器（CPU）的功能：包括指令的获取、解析、运算和存储。

18. 中央处理器的核心部分：由运算器和控制器组成。

19. 中央处理器的指令周期：包括取指周期、执行周期和存储周期。

20. 中央处理器的性能指标：包括时钟频率、主频和执行速度。

21. 程序和指令：程序是指一系列有序的指令集合，指令是计算机能够识别和执行的最小指令单元。

22. 计算机的存储方式：包括字节顺序、地址分配和寻址方式。

23. 输入输出设备的原理：包括数据传输、数据缓冲和数据控制。

第1章计算机系统概论1.1.1 计算机的软硬件概念硬件：构成计算机系统的设备实体--——物质基础软件：各类程序和文件---硬件功能的完善与扩充1.1.2 计算机系统的层次结构虚拟机：通过配置软件扩充机器功能后所形成的一台计算机编译（translation）：将编写的源程序中全部语句一次全部翻译成机器语言程序后，再执行机器语言程序解释（interpretation）：将源程序的一条语句翻译成机器语言后，立即执行它，然后再翻译执行下一条语句。

即边解释边执行，不生成目标代码。

1.2 计算机的基本组成1.2.1 冯·诺依曼计算机的特点计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成。

指令和数据均用二进制代码表示。

指令和数据都存放于存储器中，并可按地址访问。

指令由操作码和地址码组成。

指令在存储器内按顺序存放。

机器以运算器为中心。

（1）运算器组成：算术逻辑部件ALU：完成各种运算功能，核心部件为加法器。

寄存器组：存放数据,三个基本寄存器：累加器（ACC）、乘商寄存器（MQ）、操作数寄存器（X)。

（2）主存储器主存（内存）的组成：存储体、各种逻辑部件及控制电路。

存储体→存储单元→存储元件（存储元）存储字：一个存储单元存储的一串二进制代码。

存储字长：一个存储字所含二进制代码的个数。

主存的工作方式：按地址存取MAR（存储器地址寄存器）：位数由存储单元的个数决定。

MDR（存储器数据寄存器）：其位数与存储字长相等。

（3）控制器取指分析执行控制器的组成：PC（程序计数器）、IR（指令寄存器）CU（控制单元）（4）I/OI/O子系统包括各种外部设备及相应接口1.3 计算机硬件的主要技术指标1.3.1 机器字长机器字长：CPU一次能处理的数据的位数，通常与寄存器的位数有关。

1.3.2 存储容量包括主存和辅存容量。

主存容量：主存中存放二进制代码的总数(bit)存储容量=存储单元个数*存储字长1.3.3 运算速度常用的衡量单位：1）主频（MHz）：CPU的时钟频率，即一秒钟内所含的时钟周期数。

一.冯·诺依曼计算机的特点1945年，数学家冯诺依曼研究EDVAC机时提出了“存储程序”的概念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件组成2.指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。

3.指令和数据均用二进制数表示。

4.指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。

5.指令在存储器内按顺序存放。

通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。

6.机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。

二.计算机硬件框图1.冯诺依曼计算机是以运算器为中心的2.现代计算机转化为以存储器为中心各部件功能：1.运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。

2.存储器用来存放数据和程序。

3.控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果4.输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式（鼠标键盘）。

5.输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式（打印机显示屏）。

计算机五大子系统在控制器的统一指挥下，有条不紊地自动工作。

由于运算器和控制器在逻辑关系和电路结构上联系十分紧密，尤其在大规模集成电路制作工艺出现后，两大不见往往集成在同一芯片上，合起来统称为中央处理器（CPU）。

把输入设备与输出设备简称为I/O设备。

现代计算机可认为由三大部分组成：CPU、I/O设备及主存储器。

CPU与主存储器合起来又可称为主机，I/O设备又可称为外部设备。

主存储器是存储器子系统中的一类，用来存放程序和数据，可以直接与CPU交换信息。

另一类称为辅助存储器，简称辅存，又称外村。

算术逻辑单元简称算逻部件，用来完成算术逻辑运算。

控制单元用来解实存储器中的指令，并发出各种操作命令来执行指令。

ALU和CU是CPU的核心部件。

I/O设备也受CU控制，用来完成相应的输入输出操作。

计算机组成原理知识点汇总x《计算机组成原理知识点汇总》一、算术逻辑单元1、算术逻辑单元（ALU）的功能算术逻辑单元（ALU）是一个对存储在寄存器中的数据进行算术和逻辑操作的硬件单元，它执行CPU中算术逻辑操作的所有活动。

主要有：加减乘除运算以及位操作（AND，OR，NOT）等。

2、算术逻辑单元的组成算术逻辑单元（ALU）由控制单元（CU）、累加器（Accumulator）、比较器（comparator）、移位器（Shift）、全加器（Full-Adder）、多位加法器（Multiple Adders）、多位乘法器（Multiple Multipliers）、掩码器（Mask）、屏蔽器（Shifter）等组成。

3、算术逻辑单元的运算过程（1）算术运算：它包括加减乘除运算，算术运算主要是把操作数从输入总线传到累加器中，进行算术运算以后，将结果存放在累加器中，然后传输到输出总线上。

（2）位操作：它包括AND，OR，NOT，异或等，位操作是把操作数从输入总线传到屏蔽器中，通过屏蔽器进行位操作，将结果存放在累加器中，同样传输到输出总线上。

（3）比较：算术逻辑单元还可以进行比较运算，以及移位，比较运算是把两个操作数从输入总线传到比较器中，比较两个操作数的大小，将结果存放在标志位中，寄存器中存放比较结果。

二、指令周期1、指令周期的概念指令周期是指中央处理器（CPU）执行指令所需要完成的时间，也就是说，指令从被CPU读取到完成执行的时间段称为指令周期。

它也可以简单的理解为一条指令完成执行的时间。

2、指令周期的分类指令周期可以分为主周期和子周期两种，主周期是指一条指令完成执行所需的最少时间，而子周期是指每一步执行完成的时间。

3、指令周期的作用指令周期是指系统的处理速度，它是用来评价计算机的运行速度的重要指标。

在进行计算机系统设计时，可以根据指令周期调整处理器的结构，以提高计算机的处理速度。

知识点 - 计算机组成原理计算机组成原理重要知识点第一章绪论一、冯．诺依曼思想体系――计算机（硬件）由运算器、控制器、存储器、输入输出设备五部分组成，存储程序，按地址访问、顺序执行二、总线的概念。

按传送信息的不同如何划分；按逻辑结构如何划分三、冯．诺依曼结构（普林斯顿结构）与哈弗结构的存储器设计思想四、计算机系统的概念，软件与硬件的关系、计算机系统的层次结构（实际机器与虚拟机器）五、计算机的主要性能指标的含义（机器字长，数据通路宽度，主存容量，运算速度）六、 CPU和主机两个术语的含义，完整的计算机系统的概念，硬件、软件的功能划分七、总线概念和总线分时共享的特点、三态门与总线电路第二章数据的机器层次表示一、真值和机器数的概念数的真值变成机器码时有四种表示方法：原码表示法，反码表示法，补码表示法，移码表示码。

其中移码主要用于表示浮点数的阶码E，以利于比较两个指数的大小和对阶操作二、一个定点数由符号位和数值域两部分组成。

按小数点位置不同，定点数有纯小数和纯整数两种表示方法。

几种定点机器数的数值表示范围。

三、浮点数浮点数的标准表示法：符号位S、阶码E、尾数M三个域组成。

其中阶码E通常用移码表示（其值等于指数的真值e加上一个固定偏移值）。

规格化浮点数（原码，补码表示的规格化浮点数的区别）五、处理字符信息（符号数据即非数值信息），七、常见的BCD码：8421码、2421码、余3码、格雷码（有权码，无权码，特点）八、检错纠错码：奇偶校验（掌握奇偶校验原理及校验位的形成及检测方法）,海明码的纠错原理（理解）第三章指令系统一、指令格式:指令的基本格式,指令的地址码结构（3、2、1、0地址指令的区别），非规整型指令的操作码（扩展操作码）二、编址方式（位，字节，字…）三、操作数寻址方式――立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、相对寻址、基址寻址、变址寻址、页面寻址四、指令寻址方式――顺序对寻址方式、跳跃寻址方式五、指令类型及功能六、不同的计算机的I/O指令差别很大，通常有两种方式：独立编址方式 ,统一编址方式第四章数值的机器运算一、为运算器构造的简单性，运算方法中算术运算通常采用补码加减法，原码乘除法或补码乘除法。

计算机组成原理考研知识点-非常全汇编一、计算机系统概述1.计算机的基本组成：计算机硬件系统、计算机软件系统、操作系统。

2.计算机的主要性能指标：运算速度、存储容量、输入输出能力、数据传输速率。

3.计算机的应用和发展趋势：人工智能、大数据、云计算、物联网等。

二、运算方法1.数值数据的表示：二进制数、十进制数、十六进制数、非数值数据的表示：字符、图形、音频、视频等。

2.运算方法：二进制数的运算、十进制数的运算、浮点数的运算、逻辑运算。

三、存储系统1.存储器的分类和特点：半导体存储器、磁表面存储器、光存储器。

2.内存储器的组成和编址方式：单元地址、字地址、字节地址、位地址。

3.外存储器的组成和特点：硬盘、U盘、移动硬盘等。

四、指令系统1.指令的组成和格式：指令操作码、指令地址码。

2.指令的分类和功能：算术运算指令、逻辑运算指令、移位指令等。

3.寻址方式：立即寻址、直接寻址、间接寻址等。

五、中央处理器1.CPU的组成和功能：运算器、控制器、寄存器组。

2.CPU的工作原理：指令的读取和执行、指令流水线技术。

3.CPU的性能指标：吞吐量、响应时间、时钟频率等。

六、输入输出系统1.I/O设备的分类和特点：键盘、鼠标、显示器等。

2.I/O接口的分类和功能：数据缓冲区、控制缓冲区、状态缓冲区等。

3.I/O方式：程序控制I/O、中断I/O、直接内存访问。

七、总线与主板1.总线的分类和功能：数据总线、地址总线、控制总线。

2.总线的基本组成和特点：单总线结构、多总线结构。

3.主板的组成和功能：芯片组、BIOS芯片、总线扩展插槽等。

八、并行计算机的组成和工作原理1.并行计算机的分类和特点：多处理器系统、分布式系统。

2.并行计算机的组成和工作原理：并行处理机、并行存储器等。

3.并行计算机的性能指标：并行度、吞吐量、响应时间等。

1、硬件：输入输出设备，控制器，存储器，运算器。

2、计算机技术指标：机器字长、存储容量、运算速度。

3、多总线结构的原理：双总线结构特点是将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来，形成主存总线和I/O总线分开的结构。

三总线1由主存总线用于CPU与主存之间的传输，I/O总线供CPU与各类I/O 设备之间传递信息，DMA总线用于高速IO设备与主存之间直接交换信息，任意时刻只能用一种总线，主存总线与DMA总线不能同时对主存进行存取。

三总线2CPU与Cache之间构成局部总线，而且还直接连到系统总线上，cache可通过系统总线与主存传输信息，还有一条扩展总线可以连接IO设备。

四总线由局部总线，系统总线，告诉总线，扩展总线构成。

4、总线判优分为集中式和分布式两种，集中式分为链式查询、计数器定时查询、独立请求方式（排队器）5、总线通信控制的四种方式：同步通信，异步通信，半同步通信，分离式通信。

6、波特率是每秒传输的位数，比特率是每秒传输的有效数据位数（bps）7、存储器技术指标：存储速度，存储容量和位价。

8、存储器分为主存，闪存，辅存和缓存。

9、分层原因：1缓存-主存层解决CPU与主存速度不匹配问题；2主存-辅存层解决系统存储容量的问题。

10、主存的技术指标：存储容量，存储速度（存取时间和存取周期表示）。

11、存储器带宽的计算方法：如存取周期为500ns，每个存取周期可访问16位，则带宽为32M位/秒。

带宽是衡量数据传输率的重要技术指标。

12、动态RAM的刷新方式：集中刷新（是在规定的一个刷新周期内，对全部存储单元集中一段时间逐行进行刷新，此刻必须停止读写操作‘死时间’）分散刷新（指对每行存储单元的刷新分散到每个存取周期内完成。

不存在死时间，整个系统速度降低）异步刷新（前两种方式的结合，即可缩短死时间，又充分利用最大刷新间隔为2ms的特点）。

13、动态RAM集成度远高于静态RAM；动态RAM行列地址按先后顺序输送，减少了芯片引脚，封装尺寸也减少；动态RAM功耗比静态RAM小；动态RAM的价格比静态RAM便宜；由于使用动态元件，因此速度比静态RAM低；动态RAM需要再生，需配置再生电路，也需要消耗一部分功率。

（全网做比较最全的）计算机组成原理总结及知识网图（点赞收藏第一章计算机系统概述知识网图冯诺依曼机的特点：1、计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备5大部件组成。

2、指令和数据以同等地位存储在存储器中，并可按地址寻址。

3、指令和数据均用二进制代码表示。

4、指令由操作码和地址码组成。

操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。

5、指令在存储器内按顺序存放。

通常，指令是顺序执行的，在特定条件下可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。

6、早期的冯诺依曼机以运算器为中心，输入/输出设备通过运算器和存储器传送数据。

不同级别的语言：机器语言: (二进制语言）计算机唯一可以直接识别和执行的语言。

汇编语言：用英文单词或其缩写代替二进制的指令代码，易于人们记忆和理解。

高级语言：为方便程序设计人员写出解决问题的处理方案和解题过程的程序。

计算机的工作过程：1、把程序和数据装入主存储器。

2、将源程序转换成可执行文件。

3、从可执行文件的首地址开始逐条执行指令。

计算机的性能指标：机器字长：指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数。

（通常与CPU的寄存器、加法器有关。

数据通路宽带：指数据总线一次所能并行传送信息的位数（指外部数据总线的宽度，与CPU内部的数据总线宽度有可能不同）主存容量：指主存储器所能存储信息的最大容量，通常以字节来衡量，也可用字数字长来表述存储容量。

运算速度1、吞吐量:指系统在单位时间内处理请求的数量2、响应时间:指从用户向计算机发送一个请求到系统对该请求做出响应并获得所需结果的等待时间。

通常包括CPU时间（运行一个程序所花费的时间）与等待时间（用于磁盘访问、存储器访问、I/O操作、操作系统开销等时间）主频和CPU时钟周期：1、CPU时钟周期：2、主频：CPI：执行一条程序所用的时钟周期数CPU执行时间：指运行一个程序所花费的时间。

CPU执行时间 = CPU时钟周期数/主频=（指令条数CPI)/主频MIPS、MFLOPS、GFLOPS、TFLOPS 第二章数据的表示和运算知识网图在计算机系统内部，所有信息都用二进制进行编码的原因有以下几点：1.二进制只有0和1两种状态，使用有两个稳定状态的物理器件就可以表示二进制的每一位。

《计算机组成原理》（白中英）复习第一章计算机系统概论电子数字计算机的分类（P1）通用计算机（超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机和单片机）和专用计算机。

计算机的性能指标（P5）数字计算机的五大部件及各自主要功能（P6）五大部件：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。

存储器主要功能：保存原始数据和解题步骤。

运算器主要功能：进行算术、逻辑运算。

控制器主要功能：从内存中取出解题步骤(程序)分析，执行操作。

输入设备主要功能：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式。

输出设备主要功能：把计算机处理的结果变换为人或其他机器所能接收和识别的信息形式。

计算机软件（P11）系统程序——用来管理整个计算机系统应用程序——按任务需要编制成的各种程序第二章运算方法和运算器课件+作业第三章内部存储器存储器的分类（P65）按存储介质分类：易失性：半导体存储器非易失性：磁表面存储器、磁芯存储器、光盘存储器按存取方式分类：存取时间与物理地址无关（随机访问）：随机存储器RAM ——在程序的执行过程中可读可写只读存储器ROM ——在程序的执行过程中只读存取时间与物理地址有关（串行访问）：顺序存取存储器磁带直接存取存储器磁盘按在计算机中的作用分类：主存储器：随机存储器RAM ——静态RAM 、动态RAM只读存储器ROM ——MROM 、PROM 、EPROM 、EEPROM Flash Memory高速缓冲存储器（Cache）辅助存储器——磁盘、磁带、光盘存储器的分级（P66）存储器三个主要特性的关系：速度、容量、价格/位多级存储器体系结构：高速缓冲存储器（cache）、主存储器、外存储器。

主存储器的技术指标（P67）存储容量：存储单元个数M ×每单元位数N存取时间：从启动读(写)操作到操作完成的时间存取周期：两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间，时间单位为ns。

存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信息量，位/秒、字节/每秒，是衡量数据传输速率的重要技术指标。

计算机组成原理知识点总结1.计算机系统结构：计算机系统由硬件和软件两个部分组成。

硬件包括中央处理器（CPU）、内存、存储、输入输出设备等；软件包括系统软件和应用软件。

计算机的基本组成包括控制器、运算器、存储器和输入输出设备。

2.布尔代数和逻辑运算：布尔代数是一种逻辑运算的数学体系，计算机的工作原理是基于逻辑运算的。

布尔代数的基本运算有与、或、非、与非等。

逻辑电路是基于这些布尔运算的组合与设计电路，并且逻辑门是构成逻辑电路的基本元件，包括与门、或门和非门等。

3. 数据表示和编码方式：计算机内部使用二进制表示和存储数据。

十进制数可以转换为二进制数，通过位于和非显示十进制数。

计算机采用不同的编码方式来表示字符和数据，例如ASCII码、Unicode等。

4.计算机中的算术运算：计算机进行算术运算包括加法、减法、乘法和除法等。

算术运算是通过逻辑运算和位操作实现的，例如加法器、乘法器和除法器。

5.存储器层次结构：存储器是计算机中用于存储和访问数据的设备。

存储器层次结构包括寄存器、高速缓存、主存储器和辅助存储器等。

存储器的访问速度和容量呈反比，存储器层次结构的设计目标是在速度和容量之间找到一个平衡点。

6.输入输出设备：计算机通过输入输出设备与外部世界交互，包括键盘、鼠标、显示器、打印机等。

输入输出设备通过中断机制和设备控制器实现与CPU的数据交换。

7.中央处理器：中央处理器是计算机的核心，执行指令并控制计算机的运行和运算。

中央处理器由控制器和运算器组成，控制器负责解释和执行指令，运算器负责算术和逻辑运算。

8.指令的执行过程：计算机按照程序顺序依次执行指令，指令的执行过程包括取指令、解码、执行和访存。

指令集架构是计算机硬件和软件交互的接口。

9.总线和IO结构：总线是计算机内部各个部件之间传输数据和信号的通道，包括地址总线、数据总线和控制总线。

IO结构包括存储器映射IO和端口映射IO两种方式。

10.中断和异常处理：计算机中断是指暂停当前程序的执行，转而执行其他程序或处理异常情况。

一、和周期、时间有关的概念1、总线周期完成一次总线操作的时间分四个阶段（1）申请分配阶段：由需要使用总线额的主模块提出申请，经总线仲裁机构决定下一传输周期的总线使用权授予某一申请者。

（2）寻址阶段：取得了使用权的主模块通过总线发出本次要访问的从模块的地址及有关命令，启动参与本次传输的从模块。

（3）传数阶段：主模块和从模块进行数据交换，数据由源模块发出，经数据总线流入目的模块。

（4）结束阶段：主模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线使用权。

2、存取周期连续进行两次独立的存储器操作所需的最小时间间隔；3、时钟周期震荡周期，时钟频率的倒数，是计算机最基本的、最小的时间单位，在一个时钟周期内，CPU仅完成一个最基本的动作，即微指令。

4、指令周期CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间成为指令周期，及完成一条指令的时间5、存取时间存储器操作到完成该操作所需的全部时间。

6、Cache平均访问时间7、平均寻址时间寻道时间+等待时间二、各判优逻辑1、总线判优逻辑三种方法（1）链式查询（2）计数器定时查询（3）独立请求方式2、IO设备中断源的判优硬件方法、软件方法3、屏蔽技术改变优先级优先级包含响应优先级和处理优先级，响应优先级是指CPU响应各中断源请求的优先次序，这种次序往往是硬件线路已经设置好的，不便于改动。

处理优先级是指CPU实际对各中断源请求的处理优先次序。

如果不采用屏蔽技术，则响应的优先次序就是处理的优先次序。

4、 MM中多体模块存储器用“存控”对其他设备判优“存控”内有排队器三、各章名词的缩写1、CPU（central processing unit）中央处理器PC（program counter）程序计数器IR（instruction register）指令寄存器CU（control unit）控制单元ALU（arithmetic logic unit）算数逻辑单元ACC（accumulator）累加器MQ（mutiplier_quotient register）乘商寄存器MAR（memmory address register）存储地址寄存器MDR（memory data register）存储器数据缓存寄存器MIPS（million instruction per second）每秒执行百万条指令数CPI（cycle per instruction）执行一条指令所需要的时钟周期（）机器主频的倒数FLOPS（floating point operation per second）浮点运算次数每秒，衡量运算速度3、KB B b1 GB = 1024 MB1 MB = 1024 KB1 KB = 1024 Bytes(字节)1 Byte = 8 bits（位）PCI (peripheral component interconnect) 外围部件互连BS 总线忙BG 总线同意信号BR 总线请求4、MM （main memory）主存RAM (ramdom access memory) 随机存取存储器ROM (read only memory)只读存储器Cache高速缓冲存储器h h=Nc/(Nc+Nm) Nc为访问cache的次数，Nm为访问主存的次数e 设tc为命中时的cache访问时间，tm为未命中的主存访问时间，1-h表示未命中率，cache-主存系统的平均访问时间ta为 ta=htc+(1-h)tme表示访问效率：e=tc/ta * 100%=tc/( htc+(1-h)tm) * 100%C 缓存的地址分为两段：高c位表示缓存的块号，低b位表示块内地址，2c = C表示缓存块数，且C远小于M。

第2章数据的表示和运算主要内容：（一）数据信息的表示1.数据的表示2.真值和机器数（二）定点数的表示和运算1.定点数的表示：无符号数的表示；有符号数的表示。

2.定点数的运算：定点数的位移运算；原码定点数的加/减运算；补码定点数的加/减运算；定点数的乘/除运算；溢出概念和判别方法。

（三）浮点数的表示和运算1.浮点数的表示：浮点数的表示范围；IEEE754标准2.浮点数的加/减运算（四）算术逻辑单元ALU1.串行加法器和并行加法器2.算术逻辑单元ALU的功能和机构2.3 浮点数的表示和运算2.3.1 浮点数的表示（1）浮点数的表示范围•浮点数是指小数点位置可浮动的数据，通常以下式表示：N=M·RE其中，N为浮点数，M为尾数，E为阶码，R称为“阶的基数（底）”，而且R为一常数，一般为2、8或16。

在一台计算机中，所有数据的R都是相同的，于是不需要在每个数据中表示出来。

浮点数的机内表示浮点数真值：N=M ×2E浮点数的一般机器格式：数符阶符阶码值 . 尾数值1位1位n位m位•Ms是尾数的符号位，设置在最高位上。

•E为阶码，有n+1位，一般为整数，其中有一位符号位EJ，设置在E的最高位上，用来表示正阶或负阶。

•M为尾数，有m位，为一个定点小数。

Ms=0，表示正号，Ms=1，表示负。

•为了保证数据精度，尾数通常用规格化形式表示：当R＝2，且尾数值不为0时，其绝对值大于或等于0.5。

对非规格化浮点数，通过将尾数左移或右移，并修改阶码值使之满足规格化要求。

浮点数的机内表示阶码通常为定点整数，补码或移码表示。

其位数决定数值范围。

阶符表示数的大小。

尾数通常为定点小数，原码或补码表示。

其位数决定数的精度。

数符表示数的正负。

浮点数的规格化字长固定的情况下提高表示精度的措施：•增加尾数位数（但数值范围减小）•采用浮点规格化形式尾数规格化：1/2≤M <1 最高有效位绝对值为1浮点数规格化方法：调整阶码使尾数满足下列关系：•尾数为原码表示时，无论正负应满足1/2 ≤M <1即：小数点后的第一位数一定要为1。

计算机组成原理知识点总结1. 引言计算机组成原理是计算机科学和工程领域的基础学科，它涉及计算机系统的设计和功能实现。

本文档旨在总结计算机组成原理的核心知识点，为读者提供一个清晰的学习框架。

2. 计算机系统概述2.1 计算机的定义与分类2.2 计算机的发展历程2.3 计算机系统的组成3. 数据的表示与处理3.1 数制与编码3.2 定点数与浮点数的表示3.3 数据的运算方法3.4 逻辑运算与逻辑电路4. 指令系统4.1 指令格式与指令类型4.2 指令的执行过程4.3 指令集体系结构4.4 程序的编写与执行5. 存储系统5.1 存储器的层次结构5.2 主存储器与辅助存储器5.3 缓存存储器5.4 虚拟存储器6. 中央处理器（CPU）6.1 CPU的功能与组成6.2 时钟与同步6.3 算术逻辑单元（ALU）6.4 控制单元（CU）6.5 寄存器与寄存器组7. 输入/输出系统7.1 I/O接口的作用与分类7.2 轮询与中断7.3 直接内存访问（DMA）7.4 人机交互设备8. 总线与互连网络8.1 总线的概念与分类8.2 总线协议与标准8.3 互连网络的设计9. 并行组织与流水线9.1 并行处理的概念9.2 流水线的基本原理9.3 超标量与超级流水线9.4 并行处理的挑战10. 性能评估10.1 性能指标10.2 阿姆达尔定律10.3 性能提升策略10.4 能效比的重要性11. 结论本文档总结了计算机组成原理的关键知识点，旨在为读者提供一个全面的理解框架。

通过掌握这些知识点，读者将能够更好地理解计算机系统的工作原理和设计原则。

12. 参考文献[1] Patterson, D. A., & Hennessy, J. L. (2017). Computer Organization and Design MIPS Edition: The Hardware/Software Interface. Morgan Kaufmann.[2] Stallings, W. (2015). Computer Organization and Architecture. Pearson Education.[3] Tanenbaum, A. S., & Austin, T. (2012). Structured Computer Organization. Pearson.请注意，本文档是一个简化的总结，实际的计算机组成原理课程可能会包含更多的细节和深入的讨论。

第一章计算机系统概论1.冯•诺依曼计算机模型。

1）计算机由运算器、存储器、控制器和输入/输出五个部件组成；2）存储器以二进制形式存储指令和数据；3）存储程序工作方式；4）五部件以运算器为中心进行组织。

现代计算机以存储器为中心。

2.计算机系统性能指标：字长，主频，主存容量，RASIS特性，兼容性。

第三章系统总线1.总线是连接两个或多个功能部件的一组共享的信息传输线；一个部件发出的信号可以被连接到总线上的其他所有部件所接收。

总线按连接部件不同分为：片内总线、系统总线、通信总线。

系统总线按传输信息不同分为：数据总线（双向，其位数与机器字长和存储字长有关，总线宽度）、地址总线（由CPU输出，单向）、控制总线。

2.总线性能指标：（1）总线宽度：它是指数据总线的根数。

（2）总线带宽：总线的数据传输速率即单位时间内总线上传输数据的位数，单位为MBps（3）时钟同步/异步：总线上的数据与时钟同步工作的总线称同步总线，与时钟不同步工作的总线称为异步总线。

（4）总线复用：为了提高总线的利用率，优化设计，特将地址总线和数据总线共用一条物理线路，只是某一时刻该总线传输地址信号，另一时刻传输数据信号或命令信号。

（5）信号线数：即地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和。

（6）总线控制方式：包括并发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等。

3.总线裁决：决定哪个总线主控设备将在下次得到总线使用权的过程称为总线裁决。

•两类总线裁决方式：集中式和分布式集中式裁决方式：使用总线控制器；分布式裁决方式：控制逻辑分散在各个部件或设备中。

集中式裁决方式：链式查询，计数器定时查询，独立请求查询。

总线通信控制：同步通信（通信双方由统一时标控制数据传送）异步通信（采用应答方式，不互锁，半互锁，全互锁）。

第四章存储器1.存储器的主要性能指标容量，速度，价格。

存储器的分类2.按存储介质分类：1）半导体存储器（双极型和MOS型）2）磁表面存储器3）磁芯存储器4）光盘存储器按存取方式分类1）随机存储器2）只读存储器（静态SRAM，动态DRAM）3）串行访问存储器3.半导体只读存储器：掩膜只读存储器ROM可编程ROM（PROM）可擦除和编程的ROM（EPROM）电擦除电改写只读存储器（EEPROM）闪速存储器（flash memory）4.主存的指标存储容量，存储速度（时间和周期）和存储器带宽。

计算机组成原理总结第一章1,冯诺依曼计算机的特点？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件组成；2）指令和数据以同等地位存放在存储器中，并可按地址寻访；3）指令和数据均用二进制数表示；4）指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置；5）指令在存储器中按顺序存放，通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序；6）机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。

2,计算机由哪几部分组成（图）？（课本图1.7、1.8）运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备3,计算机的硬件设备（字长，容量，速度）？1）字长：机器字长是指CPU —次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器的位数有关；2）容量：存储器中可存二进制代码的总量，存储器的容量应该包括主存容量和辅存容量。

a）主存容量：指主存中存放二进制代码的总位数；b）辅存容量：通常用字节数来表示；4，高级语言和低级语言相比有什么特点？（）1）高级语言（c、C++、java）：编程效率高，运行效率低，可移植性好；2）低级语言（汇编语言）：编程效率低，运行效率高，可移植性差。

第三章1,什么是总线，有哪些分类?总线：是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质；2，什么是系统总线，有哪些分类？系统总线：指CPU,主存，I/O 设备各大部件之间的信息传输线;—＞片内总线：芯片内部的总线（课本P4J ）;系统总线：指CPU 「主存,"0设备各大部件之间的信息传输线；―数据总线：用剌专输各功能部＜牛之间的数据信息「是双向 的f 位数与仪器字氏存储字长有关；一＞地址总线：主要用来支出数据总线是哪个的源数据或目的数 据在主存单元的地址或I/O 设备的地址；—控制总线：用来发岀各种控制信号的传输线；—＞通信总线：用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信；一*串行通信：在单条T 立宽的传输牡（T5T53安顺序分时 小；并行通信：数据在多条并行1位宽的传输线上”同时由源传1一＞送到目的地.3, 总线宽度与总线带宽的区别？1） 总线宽度：指 数据总线的根数，用bit 表示；2） 总线带宽：课理解为总线的传输速率，单位时间内总上传输数据的位数，用每秒 传输信息的字节数来判定，单位， Mbps 。

计算机组成原理第一章：存储程序并按地址顺序执行，这是冯诺依曼机型计算机的工作原理。

RISC：精简指令系统计算机CISC：复杂指令系统计算机外围设备：出来处理器和存储器以外的计算机的其它部件。

信息交换方式：程序查询方式，程序中断方式，直接内存访问（DMA）方式，通道方式。

中断向量：由向量地址指出每个中断源设备的中断服务程序入口，这种方法通常称为向量中断。

总线基本分类：内部总线，系统总线，I/O总线Cache的映射方式：全相联映射方式，直接映射方式，组相联映射方式。

磁盘的技术指标：存储密度，存储容量，平均存取时间，数据传输率。

三存储器存储位元:存储器中最小的存储单元,存放一位二进制代码存储单元:存放一个机器字的所有存储元集合存储器的分级:高速缓冲存储器(cache),主存储器,外存储器.存储器的性能指标:存储容量, 存取时间, 存储周期, 存储器带宽存储器分为静态读写存储器(SRAM)和动态读写存储器(DRAM),SRAM的优点是速度快,但是存储容量没有DRAM大.DRAM包含两种刷新方式:集中式刷新和分散式刷新双端口存储器:当两个端口的地址不相同时,在两个端口上进行读写操作,一定不会发生冲突,当两个端口同时存取存储器同一存储单元时,便发生读写冲突.多模块交叉存储器:T=mt, t1=mT, t2=T+(m-1)tCache是一种高速缓冲存储器，是为了解决CPU和主存速度不匹配而采用的一项重要技术。

命中率：h=Nc/Nc+Nm ; 平均访问时间T(平均访问时间)=hT(cache)+(1-h)T(主存)；设：r=T(主存)/T(cache),r的值通常取5，访问效率e=T(cache)/T(平均访问时间)=1/r=(1-r)h 主存与cache的地址映射：全相连映射方式，直接映射方式，组相连映射方式四指令系统计算机的程序是由一系列的机器指令组成的，指令就是要计算机执行某种操作的命令。

计算机的指令有微指令，机器指令，宏指令。