《计算机组成原理高分笔记》补充版

计算机组成原理2009年12月期末考试复习大纲第一章1.计算机软件的分类。

P11 计算机软件一般分为两大类：一类叫系统程序，一类叫应用程序。

2.源程序转换到目标程序的方法。

P12 源程序是用算法语言编写的程序。

目标程序（目的程序）是用机器语言书写的程序。

源程序转换到目标程序的方法一种是通过编译程序把源程序翻译成目的程序，另一种是通过解释程序解释执行。

3.怎样理解软件和硬件的逻辑等价性。

P14 因为任何操作可以有软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。

对于某一机器功能采用硬件方案还是软件方案，取决于器件价格，速度，可靠性，存储容量等因素。

因此，软件和硬件之间具有逻辑等价性。

第二章1.定点数和浮点数的表示方法。

P16 定点数通常为纯小数或纯整数。

X=XnXn-1 (X1X0)Xn为符号位，0表示正数，1表示负数。

其余位数代表它的量值。

纯小数表示范围0≤|X|≤1-2-n纯整数表示范围0≤|X|≤2n -1浮点数：一个十进制浮点数N=10E.M。

一个任意进制浮点数N=R E.M 其中M称为浮点数的尾数，是一个纯小数。

E称为浮点数的指数，是一个整数。

比例因子的基数R=2对二进制计数的机器是一个常数。

做题时请注意题目的要求是否是采用IEEE754标准来表示的浮点数。

32位浮点数S（31）E（30-23）M（22-0）64位浮点数S（63）E（62-52）M（51-0）S是浮点数的符号位0正1负。

E是阶码，采用移码方法来表示正负指数。

M为尾数。

P18P182.数据的原码、反码和补码之间的转换。

数据零的三种机器码的表示方法。

P21 一个正整数，当用原码、反码、补码表示时，符号位都固定为0，用二进制表示的数位值都相同，既三种表示方法完全一样。

一个负整数，当用原码、反码、补码表示时，符号位都固定为1，用二进制表示的数位值都不相同，表示方法。

1.原码符号位为1不变，整数的每一位二进制数位求反得到反码；2.反码符号位为1不变，反码数值位最低位加1，得到补码。

计算机组成原理复习要点一、 题型分布选择题 20分；填空题 30分；判断题 10分；计算题 20/25分;简答题 20/15分二、 每章重点内容 第一章 概述1、什么是计算机组成2、诺依曼体系结构计算机的特点（1）硬件由五大部份组成(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备）. (2）软件以2#表示。

（3）采用存储程序所有的程序预先存放在存储器中，此为计算机高速自动的基础; 存储器采用一维线性结构; 指令采用串行执行方式。

控制流（指令流)驱动方式；（4）非诺依曼体系结构计算机数据流计算机多核(芯）处理机的计算机3、计算机系统的层次结构(1)从软、硬件组成角度划分层次结构（2）从语言功能角度划分的层次结构虚拟机:通过软件配置扩充机器功能后，所形成的计算机，实际硬件并不具备相应语言的功能.第二章数据表示1、各种码制间的转换及定点小数和定点整数的表示范围（1）原码：计算规则：最高位表示符号位;其余有效值部分以2＃的绝对值表示。

如：（+0.1011）原=0.1011; （—0。

1001)原=1。

1001（+1011）原 = 01011； (—1001)原 =11001注意:在书面表示中须写出小数点，实际上在计算机中并不表示和存储小数点。

原码的数学定义若定点小数原码序列为X0。

X1X2...Xn共n+1位数,则:X原=X 当 1 >X≥0X原=1-X=1+|x| 当 0≥X>-1若定点整数原码序列为X0X1X2.。

Xn共n+1位数，则:X原=X 当 2n >X≥0X原=2n—X=2n+|x| 当 0≥X>—2n说明：在各种码制(包括原码）的表示中需注意表示位数的约定,即不同的位数表示结果不同，如：以5位表示,则(—0。

1011）原=1。

1011以8位表示,则（-0。

1011）原=1。

10110000的原码有二种表示方式：小数:（+0.0000）原=0.0000，（-0。

0000)原=1.0000整数：（+00000）原 =00000，（-00000）原=10000符号位不是数值的一部分，不能直接参与运算,需单独处理.约定数据位数的目的是约定数据的表示范围，即：小数：-1 〈 X 〈 1整数：-2n 〈 X 〈 2n（2）反码：计算规则:正数的反码与原码同；负数的反码是原码除最高位（符号位）外,各位求反.如：正数：(+0。

计算机组成原理高分笔记之运算器第一部分此文档由天勤论坛原创转载请注明出处！天道酬勤，厚德载物！应广大会员的要求，我们将提前把计算机组成原理高分笔记之运算器部分编写出来，为考生减轻复习计算机组成的痛苦，希望这一章的讲解能够让你不在觉得运算器是难点，而是觉得这一章得很容易，不相信？请你耐心看完。

此书的写作风格，仍然属于与考生面对面交流，摆脱了专业话口吻的束缚，因为让考生理解知识点才最王道，光追求严谨只会让考生觉得此书又是晦涩难懂，我觉得没有任何意义。

当然，严谨肯定要，在不误解的前提下，尽量保持一点日常交流的言语，我觉得是非常有必要的。

本章的知识体系结构完全按照计算机网络高分笔记的风格，包括四大部分：分别是课本导读（包括可能疑问点）、知识点拓展与深度总结、习题心选、习题心讲。

指定教材为唐朔飞第二版。

另外，使用白中英第四版教材的同学也不用担心，我们会将唐书没有的知识点，而白中有的加入知识点扩展与深度总结。

进而满足大部分考生，下面开始运算器之旅吧！讲运算器之前，得先把运算器的基本结构讲解清楚，为以后的学习打好扎实的基础。

第二章数据的表示与运算·前篇：运算器的结构任何一种工具的产生，都是为了解决某种问题。

挖土机的产生是为了挖土，空调的产生是为了调节室内温度等等。

那运算器的产生当然也有它特定的作用。

那就是进行算数运算（加减乘除）和逻辑运算（移位、与、或等等）。

既然我们已经清楚了运算器产生的作用，那么应该怎么来设计运算器的结构呢？下面层层拨开！注意：考研大纲基本上没有涉及逻辑运算，讨论的都是算数运算！首先我们需要提出一个观点：任何算数运算都可以通过加法和移位两种操作来完成，只要这个观点成立，我们就可以得出运算器的核心部件就一定是加法器和移位器。

至于这个观点是否正确，我们就来验证一下。

（1）加法不用验证，肯定可以通过加法器来实现。

（2）减法：下面我们来看一个十进制的例子：104-22=82，没错，结果正确，但是这个是减法，加法器不会做。

终于有人把＇计算机组成原理学习笔记＇整理出来了1. 计算机组成原理概论计算机：数字电子计算机组成：计算机硬件系统的逻辑实现原理：不以具体机型为依托的，基本实现原理。

计算机组成原理：掌握如何实现的具体细节。

1.1 计算机系统简介计算机系统由两大部分组成：硬件和软件。

软件又包括系统软件和应用软件。

系统软件可以管理整个计算机系统：•语言处理程序（将高级语言转换为机器可以懂得指令）•操作系统•服务性程序（比如数学库、MPI服务程序进行并行之间的通信）•数据库管理系统•网络软件应用软件是按照任务需要编制成的程序。

可以简单将软件看作一个层次结构，硬件为软件提供接口，系统软件又为应用软件形成接口，来完成不同的程序。

对于计算机的物理结构层次，我们这门课主要研究逻辑层和微电路层的具体实现方式。

计算机系统的指令层次如下图所示操作系统可以管理软硬件的资源。

计算机系统结构定义了系统软硬件的交界面，定义了哪些功能由软件实现，哪些功能由硬件实现，定义为==程序员所见到的计算机系统的属性概念性的结构与功能特性==。

（指令系统，数据类型，寻址技术，I/O机理），即程序员需要理解的东西。

计算机组成：实现计算机体系结构所体现的属性，即具体指令的实现。

1.2 计算机的基本组成1.2.1 冯诺依曼结构上图实线表示数据流动，虚线表示控制反馈。

•计算机结构由五大部件组成：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。

•以运算器为中心，==程序存储在存储器中==。

•指令和数据以同等地位保存在存储器中，可以按照地址寻找。

•指令和数据由二进制表示，指令由操作码和地址码组成，操作码指明指令要干什么，地址码指明操作数的地址。

冯诺依曼结构以运算器为中心，容易形成瓶颈。

我们可以使用存储器作为中心来进行优化，但是还不够。

1.2.2 现代计算机硬件框图指令和数据都是保存在存储器中的。

1.2.3 存储器的基本组成MAR是存储器地址寄存器，保存了存储单元的地址和编号，长度反映存储单元的个数。

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。

变化知识点一：计算机性能指标知识点中，将MFLOPS改成了FLOPS解析：此改动仅仅是改变了单位的数量级，没有实质意义。

FLOPS（Floating-point Operations per Second），即每秒所执行的浮点运算次数。

———————————————————————————————————————变化知识点二：删除了浮点数的表示范围解析：高分笔记关于这个讲解的也不多，可以直接跳过。

———————————————————————————————————————变化知识点三：增加了Falsh存储器解析：相信大家肯定听说过闪存吧。

没错，闪存就是Flash存储器的又一别称。

闪存属于内存的一种，但是又不同于内存。

众所周知，如果没有电流供应，电脑内存的内容即刻消失，也就是易挥发。

而闪存则是一种不挥发性内存，在没有电流供应的条件下也能够长久地保持数据，其存储特性相当于硬盘，这项特性正是闪存得以成为各类便携型数字设备的存储介质的基础（简单的说就是闪存集合了ROM和RAM的长处）。

闪存最典型的应用就是大家常用的U盘和MP3（别说你没用过哦！），U盘就是闪存加上一些控制芯片，然后再用壳子包起来。

另外，一般来讲Flash存储器都是按块来读取数据的，而不是字节。

最后，Flash 存储器的基本存储单元电路由一个浮栅MOS管构成，它是利用浮栅上的电荷保存信息。

对应习题：（1）以下属于非易失性的存储器有（）。

A.ROM和DRAMB.ROM和SRAMC.闪存和RAMD.闪存和SRAM解析：RAM都是易失性，ROM和闪存为非易失性，故选C。

（2）从功能上看闪存是一种（）存储器，从基本工作原理上看，闪存是一种（）存储器。

答案：读/写存储方式、只读存储方式。

（3）说明闪存有何特点和用途。

它和其它存储器相比较有什么不同？解析：闪存是一种具有较高存储容量、较低价格、可在线擦除与编程的新一代读写存储器，从基本工作原理上看，闪存属于ROM型存储器，但由于它又可以随时改写其中的信息，所以从功能上看，它又相当于随机存储器RAM。

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。

⾃考计算机组成原理复习笔记计算机组成原理复习笔记1.5. 冯?诺依曼计算机的特点是什么？解：冯?诺依曼计算机的特点是：P8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；指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；指令和数据均⽤⼆进制表⽰；指令由操作码、地址码两⼤部分组成，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；指令在存储器中顺序存放，通常⾃动顺序取出执⾏；机器以运算器为中⼼（原始冯?诺依曼机）。

1.8. 解释下列英⽂缩写的中⽂含义：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS解：全⾯的回答应分英⽂全称、中⽂名、功能三部分。

CPU：Central Processing Unit，中央处理机（器），是计算机硬件的核⼼部件，主要由运算器和控制器组成。

PC：Program Counter，程序计数器，其功能是存放当前欲执⾏指令的地址，并可⾃动计数形成下⼀条指令地址。

IR：Instruction Register，指令寄存器，其功能是存放当前正在执⾏的指令。

CU：Control Unit，控制单元（部件），为控制器的核⼼部件，其功能是产⽣微操作命令序列。

ALU：Arithmetic Logic Unit，算术逻辑运算单元，为运算器的核⼼部件，其功能是进⾏算术、逻辑运算。

ACC：Accumulator，累加器，是运算器中既能存放运算前的操作数，⼜能存放运算结果的寄存器。

MQ：Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的寄存器。

X：此字母没有专指的缩写含义，可以⽤作任⼀部件名，在此表⽰操作数寄存器，即运算器中⼯作寄存器之⼀，⽤来存放操作数；MAR：Memory Address Register，存储器地址寄存器，在主存中⽤来存放欲访问的存储单元的地址。

408计算机组成原理笔记（超全）(一)第一章计算机系统概述●考纲内容●一、计算机系统层次结构1.计算机系统的基本组成●一个完整的计算机系统是由硬件系统和软件系统组成的。

在计算机系统中，硬件和软件在逻辑上是等效的。

2.计算机硬件的基本组成●五大部件●输入设备：将信息转换成为机器能识别的形式●输出设备：将结果转换成人们熟悉的形式●存储器：存放数据和程序，分为主存储器（内存储器）和辅助存储器（外存储器），主存储器包括地址寄存器MAR、数据寄存器MDR、时序控制逻辑。

其中地址寄存器的位数对应着存储单元的个数，数据寄存器的位数和存储字长相等●运算器（核心是算术逻辑单元ALU）：进行算数运算和逻辑运算●控制器：指挥程序运行，由程序计数器PC、指令寄存器IR和控制单元CU组成●早期冯诺依曼架构首次提出了“存储程序”的概念，以运算器为中心，指令和数据以同等地位存在存储器中并且按地址寻访，指令和数据都用二进制表示，指令由操作码和地址码组成●现代计算机结构以存储器为中心，将运算器和控制器合起来称为CPU3.计算机软件和硬件的关系●软件按功能分为系统软件和应用软件●机器语言：二进制代码语言，是计算机唯一可以识别和执行的语言●汇编语言：用英文单词或其缩写代替二进制的指令代码，方便记忆和理解●高级语言：是为方便程序设计人员写出解决问题的代理方案和解题过程的程序●翻译程序●汇编程序：将汇编语言程序翻译成机器语言程序●解释程序：将高级语言翻译成机器语言（翻译一句执行一句）●编译程序：将高级语言程序翻译成汇编语言或者机器语言4.计算机系统的工作原理●“存储程序”方式●在程序执行前就把所含的所有指令和数据送入内存，一旦程序开始执行就无须人为干预，计算机可以自动取指并完成任务●高级语言程序与机器语言程序的转换●预处理阶段：预处理‘#’开头的命令，如头文件●编译阶段：编译器将预处理后的源程序编译成汇编语言程序●汇编阶段：汇编器将汇编语言程序翻译成机器语言程序（可重定位）●链接阶段：链接器将多个可重定位文件和标准库函数合并为一个可执行目标文件●●程序和指令的执行过程●程序执行过程：程序的执行过程就是数据在CPU、存储器和I/O设备之间流动的过程，所有数据的流动都是通过总线、I/O接口等实现的●指令执行的过程（以取数指令为例，完成将数据送至运算器的累加器ACC中）：先取指，即先将PC中记录的指令的存储地址送到MAR，主存根据MAR中的地址取出存放在该地址的指令放入MDR，MDR将指令送到IR【PC—>MAR—>M—>MDR—>IR】;再分析指令，即控制器根据IR中指令的操作码，生成取数指令相对应的控制信号，这里会将读控制信号发送到总线的控制线上【OP(IR)—>CU】；最后执行指令，即先将IR中取数指令的地址码送到MAR中，然后主存根据读控制信号和MAR中的地址取出存放在该地址的数据并送入MDR，再送到ACC中【Ad(IR)—>MAR—>M—>MDR—>ACC】●二、计算机性能指标1.机器字长，也叫字长，是CPU内部用于整数运算的运算器位数和通用寄存器的宽度2.指令字长和存储字长，指令字长一般是存储字长的整数倍，若指令字长等于存储字长则取指周期等于机器周期3.数据通路带宽（数据字长）是指数据总线一次能并行传送信息的位数4.主存容量5.运算速度●吞吐量是指系统在单位时间内处理请求的数量，主要取决于主存的存取周期●响应时间是指用户向计算机发送请求到操作系统做出响应并得到结果的等待时间●CPU时钟周期：CPU中的最小时间单位，执行指令的每个动作都至少需要一个时钟周期●主频：CPU时钟周期的倒数，单位是HZ●CPI：执行一条指令所需的时钟周期数●IPS：每秒执行多少条指令●MIPS：每秒执行多少百万条指令●FLOPS：每秒执行多少次浮点数运算6.基准程序：可以理解为跑分软件，但是也存在一定缺陷●小知识点●冯诺依曼机器的基本工作方式是控制流驱动方式●地址译码器一般是主存而不是CPU的构成部分●解释程序的速度一般比编译程序慢●相联存储器既可以按地址寻址也可以按内容寻址●在cpu中，IR、MAR、MDR对各类程序员都是透明的，即看不见的；通用寄存器都是可见的（mov指令会用到）(二)第二章数据的表示与运算●考纲内容●一、数制与编码1.进位计数制及其相互转换●十进制数转换为任意进制数●整数部分采用除基取余法，先余为低，后余为高●小数部分采用乘基取整法，先整为高，后整为为低2.定点数的编码表示●通常用定点补码整数表示整数，用定点原码小数表示浮点数的尾数部分，用移码表示浮点数的阶码部分●原码：基本概念略，真值零的原码表示有正零和负零两种形式●补码：基本概念略，零的补码是唯一的，小数补码比原码多表示一个-1，整数补码比原码多表示一个-2。

第1章概论一、名词解释：历年真题：名词解释题：（2002年）1．主机：由CPU、存储器与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机。

（2003年）16．主机：由CPU、存储器与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机。

（2004年）18．ALU算术逻辑运算单元，负责执行各种算术运算和逻辑运算。

（2005年）21．应用软件：完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。

近4年都考了名称解释，所以第一章的名称解释是考试的重点，这里给大家列出了名词解释大家要熟悉一下，这都是本章的基本概念，也有利于做选择题及填空题。

1．主机：由CPU、存储器与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机。

2．CPU：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。

3．运算器：计算机中完成运算功能的部件，由ALU和寄存器构成。

4．ALU：算术逻辑运算单元，负责执行各种算术运算和逻辑运算。

5．外围设备：计算机的输入输出设备，包括输入设备，输出设备和外存储设备。

6．数据：编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。

7．指令：是一种经过编码的操作命令，它指定需要进行的操作，支配计算机中的信息传递以及主机与输入输出设备之间的信息传递，是构成计算机软件的基本元素。

8．透明：在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。

9．位：计算机中的一个二进制数据代码，计算机中数据的最小表示单位。

10．字：数据运算和存储的单位，其位数取决于具体的计算机。

11．字节：衡量数据量以及存储容量的基本单位。

1字节等于8位二进制信息。

12．字长：一个数据字中包含的位数，反应了计算机并行计算的能力。

一般为8位、16位、32位或64位。

13．地址：给主存器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。

14．存储器：计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存。

15．总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线．地址总线和控制总线。

《计算机组成原理》总结笔记第一章：概论【问答填空】考纲: 1.计算机的软硬件基本概念2.计算机系统的层次结构3.冯诺依曼计算机的组成和特点4.计算机硬件的工作原理及主要技术指标计算机系统的组成计算机层次结构冯诺依曼计算机的组成和特点组成：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特点：1、指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访2、指令和数据均用二进制表示3、指令由操作码和地址码组成，操作码表示操作性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置4、指令在存储器内按顺序存放5、机器以运算器为中心（现在机器以存储器为中心）注：冯诺依曼计算机工作方式的基本特点是按地址访问并顺序地址执行计算机五大部件的功能运算器：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存储器：用来存放数据和程序控制器：控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果(自动识别数据和指令) 输入设备：将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式输出设备：将机器运算结果转为人们熟悉的信息形式注：现代计算机由三部分组成：CPU、I/O、主存储器算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit ALU)：完成逻辑运算控制单元(Control Unit CU)：用来解释存储器中的指令，并发出各种操作命令和执行命令。

ALU和CU为CPU的核心部件计算机硬件的工作原理及主要技术指标MIPS (million instructions per second)：百万条指令每秒CPI (Cycle Per Instruction)：执行一条指令所需的时钟周期（机器主频的倒数）FLOPS (floating-point operations per second)：浮点运算次数每秒扩展与练习机器字长：指CPU一次能处理数据的位数（简称字）指令字长：机器指令中含二进制代码的总位数存储字长：在存储单元中二进制代码的个数存储容量= 存储单元个数×存储字长程序计数器(Program counter PC)：存放下一条指令地址指令寄存器(Instruction register IR)：用于存放当前从主存读出的正在执行的指令数据寄存器(Data Register DR)：用于存储操作数、结果、信息存储器地址寄存器(Memory Address Register MAR)：存放欲访问的存储单元的地址存储器数据寄存器(MDR)：用来存放从存储单元取出的代码或准备存入存储单元的代码1秒=103 毫秒=106 微秒=109 纳秒1s =103 ms=106 μs=109 ns问：指令和数据都存于存储器中,计算机如何区分它们？1、通过不同的时间段来区分指令和数据，在取指令阶段取出的是指令，在执行指令阶段取出的是数据2、通过地址来源区分，由PC提供存储单元地址取出的是指令，由指令地址码部分提问：什么是指令？什么是程序指令：由操作码和地址码，分别表示何种操作和存储地址程序：程序是可以连续执行,并能够完成一定任务的一条条指令的集合程序由指令组成第二章：计算机发展及应用【问答填空】考纲：1.Moore定律2.计算机发展的五个阶段Moore定律摩尔定律：微芯片上集成的晶体管数目每3年翻两番(现在不适用改为每3年翻1番)计算机发展的五个阶段第一代电子管计算机(1946年-1957) 主要元器件是电子管第二代晶体管计算机(1958年-1964) 用晶体管代替了电子管第三代中小规模集成电路计算机(1965-1970) 主要以中、小规模集成电路取代了晶体管第四代大规模集成电路计算机(1971至今) 采用大规模集成电路和超大规模集成电路第五代计算机智能计算机扩展与练习问：什么是摩尔定律，该定律是否永久生效？为什么？摩尔定律指出，微芯片上集成的晶体管数目以每三年翻两番的规律递增，但由于物理极限的闲置，摩尔定律不能永久生效第三章：系统总线【问答计算】重点考纲: 1.系统总线的概念及类型2.总线仲裁方式3.总线特征及性能指标：总线宽度、总线时钟频率、总线带宽4.总线结构及控制方式5.流行的总线标准系统总线的概念及类型总线分成三大类：片内总线(芯片内部的总线)、系统总线(计算机各部件之间的信息传输线)、通信总线(计算机系统之间或计算机)系统总线分为三大类：数据总线、地址总线、控制总线数据总线：传输各功能部件之间的数据信息，总线宽度特指数据总线的根数，是衡量系统性能的一个重要参数(双向传输，其位数与机器字长，存储字长有关)地址总线：用来指出数据总线上的数据源或目的数据在主存单元的地址或I/0设备的地址，(单向传输，只能读或写，地址线的位数与存储单元个数有关，如地址线有20根，则对应的存储单元个数为220)控制总线：用来发出各种控制信号的传输线(可进可出，可以认为是双向)总线特征及性能指标：总线宽度、总线时钟频率、总线带宽总线特性：机械特性(尺寸、形状、管脚数、排列顺序)、电器特性(传输方向和有效电平范围)、功能特性(每根传输线的功能(传地址、传数据和发出控制命令) )、时间特性(信号的时序关系)总线的性能指标：总线宽度：数据线的根数标准传输率：每秒传输的最大字节数（MBps）时钟同步/异步：同步、不同步总线复用：地址线与数据线复用信号线数：地址线、数据线和控制线的综合总线控制方式：突发、自动、仲裁、逻辑、计数其它指标：负载能力总线结构及控制方式以及总线总裁(总线判优)DMA总线：用于高速I/O设备与主存之间直接交换信息总线总裁方式：分为集中式(链式查询、计数器定时查询、独立请求方式) 和分布式链式查询方式：对电路故障很敏感，优先级别低的设备很难获得请求计数器定时查询方式：相比链式查询多了一组设备地址线，少了一根总线同意线(BG)，能改变计数器的初值从而优先次序可以改变，但增加了控制线(设备地址)数，控制也变得复杂独立请求方式：响应速度快，优先次序控制灵活(通过程序改变)，但控制线数量多，总线控制更复杂(硬件成本最高)总线通讯控制：同步通信、异步通信(不互锁、半互锁、全互锁)、半同步通信流行的总线标准PCI总线：外设使用AGP总线：显卡使用RS-232C总线：串行总线USB总线：热拔插扩展与练习1.一个总线传输周期包括申请分配阶段、寻址阶段、传输阶段和结束阶段四个阶段2.总线同步影响总线效率的原因是：必须按照最慢速度来设计公共周期问：总线时钟频率为33MHz，总线宽度为32位，则总线带宽为多少？33MHz ×32bit = 33MHz ×4B = 132MBps注：总线带宽=总线频率(每秒传输次数)×总线宽度(每秒传输多少位数据)。

《计算机组成原理》（白中英）复习第三章内部存储器存储器的分类按存储介质分类：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、EEPROMFlash 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。

SRAM存储器基本存储元：用一个锁存器(触发器)作为存储元。

基本的静态存储元阵列双译码方式读周期、写周期、存取周期DRAM存储器基本存储元：由一个MOS晶体管和电容器组成的记忆电路。

存储原理：所存储的信息1或0由电容器上的电荷量来体现（充满电荷：1；没有电荷：0）。

一个DRAM存储元的写、读、刷新操作DRAM的刷新：集中式刷新和分散式刷新（P73）存储器容量的扩充位扩展——增加存储字长字扩展——增加存储字的数量字、位扩展例题只读存储器ROM掩模ROM、可编程ROM（PROM、EPROM ——光擦除可编程可读存储器、EEPROM——电擦除可编程存储器）、Flash 存储器并行存储器双端口存储器：指同一个存储器具有两组相互独立的读写控制线路。