计算机组成原理知识点整理

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。

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。

计算机组成原理（考研期末）知识点总结(一)存储系统1.存储器的基本概念●分类●作用（层次）：CACHE 主存辅存●存储介质：磁半导体光●存取方式●随机存取：RAM ROM●串行访问●顺序存取：磁带●直接存取：磁盘●信息可保存性－－易失性破坏性读出非●性能指标●存储容量字●单位成本每位成本●存储速度（数据传输率主存带宽）●层次化结构●Cache－主存层次：硬件实现，解决速度不匹配问题●主存－辅存层次：硬件+操作系统实现，解决容量问题，逐渐形成虚拟存储系统2.半导体存储器●存储器芯片的基本结构●译码驱动电路(译码器：扩充容量)●存储矩阵●读写电路●地址线，数据线，片选线，读写控制线●半导体存储器RAM（易失性存储器）●SRAM：触发器存储信息，速度快成本高集成度低，用于高速缓存●DRAM：电容存储信息，需要刷新，速度慢成本低，集成度高，用于主存SDRAM●DRAM的刷新：集中刷新，分散刷新，●异步刷新●不需要CPU控制●行为单位，仅需要行地址●存储器中所有芯片同时刷新●RAM的读写周期●ROM（非易失性存储器）●特点：结构简单，位密度比RAM高，非易失性，可靠性高●类型：MROM，PROM，EPPROM，FLASH MEMORY，SSD3.存储器与CPU的协同工作（提高存储系统的工作速度）●主存与CPU的连接●字扩展●位扩展●线选法●译码片选法●译码器的使用●分析地址空间●字位同时扩展●选择存储器芯片●与CPU进行连接●双口RAM和多模块存储器●多模块存储器●单体多字●多体并行●低位交叉编址●高位交叉编址●双端口RAM●高速缓冲存储器●CACHE局部性原理和性能分析●局部性原理●空间局部性●时间局部性●性能分析●命中率和失效率●CACHE----主存体系的平均访问时间●CACHE工作原理●地址映射方式●全相联●直接相联●组相联●替换算法●RAND随机●FIFO先入先出●LRU最近最少使用●LFU最不经常使用●写策略●命中●全写法●写回法●不命中●写分配法●非写分配法●虚拟存储器（主存和辅存共同构成）（增加存储系统的容量）●基本概念：虚地址（逻辑地址）映射到实地址（物理地址）●解决问题：进程并发问题和内存不够用问题●类型●页式●段式●段页式●虚实地址转换（提高速度）●快表TLB●慢表Page(二)指令系统1.指令格式●操作码和地址码组成一条指令●操作码●定长操作码和扩展操作码●操作码类型2.指令寻址方式●指令寻址（通过PC）●顺序寻址●跳跃寻址●数据寻址●隐含寻址●立即寻址：给寄存器赋初值●直接寻址●间接寻址：扩大寻址范围，便于编制程序●寄存器寻址：指令执行速度更快●寄存器间接寻址●偏移寻址（各寄存器内容+形式地址）：基址寻址，变址寻址（处理数组，编制循环程序），相对寻址●堆栈寻址3.CISC和RISC●CISC复杂指令系统计算机（用微程序控制器）●更多更复杂，一般为微程序控制，用于计算机系统●RISC精简指令系统计算机（用硬布线控制器）●指令数目少，字长固定，寻址方式少，寄存器数量多，一般为组合逻辑控制，用于手机(三)中央处理器1.CPU的功能和基本结构●CPU的功能：指令控制，操作控制，时间控制，数据加工，中断处理●运算器●功能：对数据进行加工●基本结构：●算术逻辑单元ALU●暂存寄存器●通用寄存器组●累加寄存器ACC●程序状态字寄存器PSW●移位器，计数器●控制器●功能：取指令，分析指令，执行指令●控制器的基本结构●程序计数器PC●指令寄存器IR●指令译码器，时序系统，微操作信号发生器●存储器地址寄存器MAR●存储器数据寄存器MDR●数据通路的基本结构●专用通路●内部总线2.指令执行过程●指令周期●构成：机器周期、CPU周期——CPU时钟周期、节拍●类型：取指周期，间址周期，执行周期，中短周期●标志触发器FE,IND,EX,INT：区别工作周期●数据流●取指周期：根据PC取出指令代码存放在IR●间址周期：根据IR中指令地址码取出操作数的有效地址●执行周期：根据指令字的操作码和操作数进行相应操作●中断周期：保存断点，送中断向量，处理中断请求●执行方案●单指令周期：串行，指令相同执行时间●多指令周期：串行，指令不同执行时间●流水线方案：隔一段时间启动一条指令，多条指令处于不同阶段，同事并行处理3.数据通路的功能和基本结构（连接路径）●CPU内部总线●单总线●多总线●专用数据通路：多路选择器和三态门●了解各阶段微操作序列和控制信号4.控制器的功能和工作原理●控制器的结构和功能●计算机硬件系统连接关系●控制器的功能：取指令，分析指令，执行指令●控制器的输入和输出●硬布线控制器●硬布线控制单元图：组合逻辑电路+触发器●设计步骤（了解）●分析每个阶段的微操作序列●选择CPU的控制方式●安排微操作序列●电路设计●微程序控制器●基本结构●微地址形成部件●微地址寄存器CMAR●控制存储器CM●微指令寄存器CMDR●微指令的格式●水平型：并行操作●字段直接编码方式●直接编码方式●字段间接编码方式●垂直型：类似机器指令●微指令的地址形成方式●下地址字段指出：断定方式●根据机器指令的操作码形成●基本概念●微命令和微操作●微指令和微周期●主存储器和控制存储器●程序和微程序●寄存器：MAR和CMAR，IR和CMDR●硬布线和微程序的比较（微操作控制信号的实现形式）5.指令流水线●指令流水线的概念●指令执行过程划分为不同阶段，占用不同的资源，就能使多条指令同时执行●表示方法●指令流程图：分析影响流水线的因素●时空图：分析性能●性能指标●吞吐率TP●加速比S●效率E●影响流水线的因素●结构相关（资源冲突）●数据相关（数据冲突）●控制相关（控制冲突）●流水线的分类●按使用级别：部件功能级，处理机级，处理机间●按完成功能：单功能，多功能●按连接方式：动态，静态●按有无反馈信号：线性，非线性●多发技术●超标量流水线技术●超流水线技术●超长指令字技术(四)总线1.总线概念和分类●定义：一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路●分类●按数据传输格式●串行，并行●按功能●片内总线●系统总线●数据总线，地址总线，控制总线●通信总线●按时序控制方式●同步，异步●总线结构●单总线结构——系统总线●双总线结构（通道）●主存总线●IO总线●三总线结构●主存总线●IO总线●DMA总线2.总线的性能指标●总线传输周期（总线周期）●总线带宽●总线宽度（位宽）●总线复用：一种信号线传输不同信息3.总线仲裁●集中仲裁方式●链式查询方式●计数器定时查询方式●独立请求方式●分布仲裁方式4.总线操作和定时●总线传输的四个阶段●申请分配阶段●传输请求●总线仲裁●寻址阶段●传输阶段●结束阶段●定时●同步定时方式（同步通信）●异步定时方式（异步通信）●不互锁●半互锁●全互锁●半同步通信●分离式通信5.总线标准(五)IO系统1.IO系统基本概念●演变过程●早期：分散连接，CUP与IO串行，程序查询方式●接口模块和DMA阶段：总线连接，cpu与io并行，中断方式及DMA方式●具有IO通信结构的阶段●具有IO处理机的阶段●IO系统的基本组成●IO软件——IO指令和通道指令●IO硬件——外设，设备控制器和接口，IO总线等●IO方式简介●程序查询方式：IO与CPU串行，CPU有“踏步等待”现象（由程序控制）●程序中断方式：IO准备数据时CPU继续工作，在指令执行结束时响应中断（由程序控制）●DMA方式：主存与IO交换信息时由DMA控制器控制，在存取周期结束时响应DMA请求（由硬件控制）●通道方式：通过IO指令启动通道，通道程序放在主存中（由硬件控制）2.外部设备●输入设备——键盘，鼠标●输出设备●显示器●分类●阴极射线管（CRT）●液晶（LCD）●发光二极管（LED）●参数●屏幕大小，分辨率，灰度级，刷新频率●显示存储器（VRAM）●容量=分辨率*灰度级位数●带宽=容量*帧频●打印机●外存储器●磁盘存储器●组成●存储区域：磁头，柱面，扇区●硬盘存储器：磁盘驱动器，磁盘控制器，盘片●工作过程：寻址，读盘，写盘对应的控制字，串行读写●性能指标●容量●记录密度●平均存取时间●数据传输率●磁盘阵列RAID——利用磁盘廉价的特点提高存储性能，可靠性和安全性●光盘存储器●固态硬盘SSD——采用FLASH Memory记录数据3.IO接口●主要功能●设备选址功能：地址译码和设备选择●传送命令●传送数据：实现数据缓冲和格式转换●反应IO设备的工作状态●基本结构●设备选择电路，命令寄存器和命令译码器，数据缓冲寄存器DBR，设备状态标记，控制逻辑电路●内部接口和外部接口●编址●统一编址——与存储器共用地址，用访存命令访问IO设备●独立编址：单独使用一套地址，有专门的IO指令●分类●数据传送方式：并行接口，串行接口●主机访问IO设备的控制方式●程序查询接口●中断接口●DMA接口●功能选择的灵活性●可编程接口●不可编程接口4.IO方式●程序查询方式：CPU与IO串行工作，鼠标，键盘●程序中断方式●中断系统●中断的基本概念●工作流程●中断请求●分类●中断请求标记触发器INTR●中断响应●中断响应的条件●中断判优●软件：查询程序●硬件：排队器●优先级的设置●中断处理●中断隐指令●关中断●保存断点PC●引出中断服务程序●中断服务程序●单重中断与多重中断●中断服务程序的具体步骤●中断屏蔽技术●屏蔽字●程序执行轨迹●程序中断方式●工作流程●CPU占用情况●中断响应（隐指令）●中断服务程序●DMA方式●DMA控制器●组成●主存地址计数器：存放要交换数据的主存地址●传送长度计数器：记录传送数据的长度●数据缓冲寄存器：暂存每次传送的数据●DMA请求触发器：设备准备好数据后将其置位●控制/状态逻辑：由控制和时序电路及状态标志组成●中断机构：数据传送完毕后触发中断机构，提出中断请求●主要功能●传送前：接受外设的DMA请求，向CPU发出总线请求，接管总线控制权●传送时：管理总线，控制数据传送，确定主存单元地址及长度，能自动修改对应参数●传送后: 向CPU报告DMA操作的结束●传送过程●预处理：CPU完成寄存器初值设置等准备工作●数据传送：CPU继续执行主程序，DMA控制器完成数据传送●后处理：CPU执行中断服务程序做DMA结束处理。

《计算机组成原理》80个重要知识点汇总1、硬件包括中央处理器、存储器、外部设备和各类总线等。

1）中央处理器（处理器/CPU）：核心部件，用于执令的执行。

2）存储器:内存和外存3）外部设备（简称外设，也称I/O设备）：输入、输出设备。

4）总线：用于在部件之间传输信息。

2、软件1）系统软件: 操作系统（O/S）2）应用软件: 电子邮件、文字表格软件等。

3、计算机层次结构指令集体系结构ISA（简称体系结构或系统结构）：连接软件和硬件的一个“桥梁”，是一台计机可以执行的所有指令集合。

微体系结构（简称微架构）：具体实现的组织。

是由逻辑电路实现的，而逻辑电路又是按照特定的器件技术实现的。

编程语言低级语言：和运行计算机底层结构密切相关。

例：机器语言汇编语言：是一种机器语言的符号表示语言，通过用简短的英文符号和二进制代码建立对应关系。

高级语言：和底层计算机结构关联不大，大部分编程语言都是高级语言。

翻译程序：源程序→目标程序。

汇编程序：也称汇编器，将汇编语言源程序翻译成机器语言目标程序。

解释程序(解释器)：将源程序中的语句逐条解释，转换成机器指令执行。

编译程序(编译器)：将高级语言源程序翻译成汇编或机器语言目标程序。

4、冯诺依曼结构基本思想（1）采用“存储程序”工作方式。

存储程序: 指将编好的程序和原始数据送入主存并能自动执行的过程。

（2）计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部件组成。

运算器：进行算术和逻辑运算。

控制器：自动执行指令。

存储器：存放数据和指令输入、输出设备：便于操作人员使用计算机。

（3）计算机内部以二进制形式表示指令和数据。

5、冯诺依曼结构模型机通用寄存器组：由若干个通用寄存器组成，用于存放操作数或操作数的地址。

标志寄存器：用来存放ALU运算得到的一些标志信息。

程序计数器（PC）：用来存放将要执行的下一条指令的地址。

指令寄存器（IR）：用于存放从主存储器读出的指令。

主存地址：每个存储单元的唯一编号。

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。

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、系统概述（一）计算机发展历程（二）计算机系统层次结构1.计算机硬件的基本组成2.计算机软件的分类3.计算机的工作过程（三）性能指标1.吞吐量对网络、设备、端口、虚电路或其他设施，单位时间内成功地传送数据的数量(以比特、字节、分组等测量)。

2.响应时间3.CPU时钟周期（Clock Cycle）：又称节拍没冲或T周期，是处理操作的最基本单位，是计算机中最基本的、最小的时间单位。

主频的倒数4.主频: 即CPU内核工作的时钟频率（CPU ClockSpeed）。

CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速度，与CPU实际的运算能力并没有直接关系。

5.CPI （Clock cycle Per Instruction）表示每条计算机指令执行所需的时钟周期。

6.CPU执行时间7.MIPS(Million Instruction per second)每秒执行百万条指令某机器每秒执行300万条指令，则记作3 MIPS8.MFLOPS (Million Floationg-point Operations perSecond，每秒百万个浮点操作)衡量计算机系统的主要技术指标之一。

对于一给定的程序，MFLOPS的定义为：MFLOPS=操作浮点数/（执行时间*10E6）（10E6位10的6次方）。

1.指令周期：执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成，是从取指令、分析指令到执行完所需的全部时间。

2.机器周期：（又称cpu周期）在计算机中，为了便于管理，常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。

例如，取指令、存储器读、存储器写等，这每一项工作称为一个基本操作。

完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。

通常用内存中读取一个指令字的最短时间来规定因而又称总线周期3.在电子技术中，脉冲信号是一个按一定电压幅度，一定时间间隔连续发出的脉冲信号。

脉冲信号之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间（如1秒）内所产生的脉冲个数称为频率。

一、概念1.CMDR：控存数据寄存器，存放从控存读出的微指令2.CMAR：控存地址寄存器，用于存放微指令的地址，当采用增量计数器法形成后续微指令地址时，CMAR有计数功能3.系统并行性：并行包括同时性和并发性两个方面。

前者是指两个或多个事件在同一时刻发生，后者是指两个或多个事件在同一时间段发生。

也就是说，在同一时刻或者同一时间段内完成两种或两种以上性质相同或者不同的功能，只要在时间上互相重叠，就存在并行性。

4.进位链：传递进位的逻辑电路5.间接寻址：通过访存（若是多次间址还需多次访存）得到有效地址6.微程序控制：采用与存储程序类似的方法来解决微操作命令序列的形成，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，每一条微指令包含一个或多个微操作命令7.RISC：精简指令系统计算机，通过有限的指令条数简化处理器设计，以达到提高系统执行速度的目的8.中断隐指令：在机器指令系统中没有的指令，是CPU在中断周期内由硬件自动完成的一条指令，功能包括保护断点，寻找中断服务程序入口地址，关中断9.周期挪用/周期窃取：DMA方式中由DMA接口向CPU申请占用总线，占用一个存取周期10.单重分组跳跃进位：n位全加器分成若干小组，小组内进位同时产生，小组与小组间采用串行进位11.双重分组跳跃进位：n位全加器分为若干大组，大组内又分成若干小组，大组中小组的最高进位同时产生，大组与大组间的进位串行传送12.超标量：在每个时钟周期内同时并发多条独立指令，即以并行操作方式将两条或两条以上指令编译执行，在一个时钟周期内需要多个功能部件13超流水线：将一些流水线寄存器插入到流水线段中，好比将流水线再分道，提高了原来流水线的速度，在一个时钟周期内一个功能部件被使用多次14.水平型微指令：一次能定义并执行多个并行操作的微命令。

从编码方式上来看，直接编码、字段直接编码、字段间接编码、直接编码和字段直接和间接混合编码都属于水平型微指令。

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。

知识点计算机组成原理知识点-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，按地址出访、顺序继续执行二、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（实际机器与交互式机器）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，完备的计算机系统的概念，硬件、软件的功能分割七、总线概念和总线分时共享资源的特点、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为机器码时存有四种则表示方法：原码表示法，反码表示法，补码表示法，移码则表示码。

其中移码主要用作则表示浮点数的阶码e，以利比较两个指数的大小和对阶操作方式二、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则表示范围。

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，补码则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、常用的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（扩展览会操作码）二、编址方式（位，字节，字…）三、操作数串行方式――立即串行、轻易串行、间接串行、寄存器串行、寄存器间接串行、相对串行、基址寻址、变址寻址、页面寻址四、指令串行方式――顺序对串行方式、弹跳串行方式五、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。

1.各种进制之间的转换2.冯诺依曼机器特点，基本思想P81)计算机由五大部件组成：运算器，存储器，控制器，输入设备，输出设备2)指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访3)指令和数据用二进制表示4)指令由操作码和地址码组成5)指令在存储器内顺序存放6)以运算器为中心3.总线分类P43总线是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。

1)片内总线：芯片内部的总线（CPU内部，寄存器与寄存器之间，寄存器与逻辑单元）2)系统总线（CPU、主存I/O设备等各大部件间信息传输线）A.数据总线双向数据信息传输，与机器字长，存储字长有关B.地址总线单向由CPU输出C.控制总线双向发出各种控制信号3)通信总线A.串行数据在单条1位宽的传输线上，适用于远距离B.并行数据在多条1位宽的传输线上，适用于近距离4.总线带宽，宽度P46带宽：总线的数据传输速率，通常用每秒传输的字节数来衡量，单位MBps （即为：频率*字节数）◆宽度：数据总线的根数5.总线的判优控制方式P57◆主设备(模块) 对总线有控制权◆从设备(模块) 响应从主设备发来的总线命令◆总线判优控制A.集中式：将逻辑集中在一处（1.链式查询2.计数式定时查询3.独立请求方式）B.分布式：将逻辑分散在各个部件中6.总线通信控制P59◆四种方式A.同步通信：通信双方统一时标控制数据传送B.异步通信：采用应答方式，没有公共时钟标准C.半同步通信：同步异步结合D.分离式通信：各模块有权申请占用总线；采用同步方式通信，不等对方回答；各模块准备数据时，不占用总线；总线被占用时，无空闲；7.总线接口的功能使外部设备或用户电路与微型计算机成为一体，控制数据缓存状态设置，数据转换整理程序中断8.存取周期=存取时间+恢复时间9.存储器分类及其特点P69◆按存储介质分类1)半导体存储器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)只读存储器串行访问存储器◆按在计算机中的作用分类主存储器可与CPU直接交换信息，速度快、容量小、价位高辅助存储器是主存储器的后援存储器，不能与CPU直接交换，速度慢、容量大、价位低缓冲存储器用在两个不同的部件之中起到缓冲作用。

《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。

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。

连续进行两次独立的存储器操作所需的最小时间间隔；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。

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存储器操作到完成该操作所需的全部时间。

寻道时间+等待时间三种方法( 1 )链式查询( 2 ) 计数器定时查询( 3 )独立请求方式硬件方法、软件方法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。

“存控”内有排队器( central processing unit )中央处理器( program counter ) 程序计数器( instruction register )指令寄存器( control unit )控制单元( arithmetic logic unit )算数逻辑单元( accumulator )累加器( mutiplier_quotient register )乘商寄存器( memmory address register )存储地址寄存器( memory data register )存储器数据缓存寄存器( million instruction per second )每秒执行百万条指令数( cycle per instruction )执行一条指令所需要的时钟周期()机器主频的倒数(floating point operation per second )浮点运算次数每秒，衡量运算速度1 GB = 1024 MB1 MB = 1024 KB1 KB = 1024 Bytes(字节)1 Byte = 8 bits (位)(peripheral component interconnect) 外围部件互连总线忙总线同意信号总线请求( main memory )主存(ramdom access memory) 随机存取存储器(read only memory)只读存储器高速缓冲存储器h=Nc/(Nc+Nm) Nc 为访问 cache 的次数， Nm 为访问主存的次数设 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%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。