2019西电《计算机组成原理》辅导班笔记

微机原理用书<微型计算机原理及接口技术>第二版裘雪红李伯成西电出版社专题一一微机的组成P15 图1.21 cpu的特点: 8086 (重点)1> cpu内有6直接指令预取队列BIU (总线接口单元)读内存存入预取队列EU (指令执行单元)读预取队列执行2> 内部有四个段寄存器(20位---1M)3> 多种模式(最大,最小) 8086可接入另外的cpu二8086的引线最小模式P19 图2.1 (重点这个必须熟悉每个引脚什么作用必须知道)三内部寄存器(重点必须记住其中一些指令才能读懂程序)P26 图2.4四内存组织安字节编址没一地址存放1字节程序地址=ES*16+IP堆栈地址=SS*16+SP数据地址=DS/ES*16+EA五时序P31 图2.8六总线形成(知道最小模式)P33 图2.11专题二寻址方式和指令系统一寻址方式1 决定操作数地址(知道)1> 立即MOV AL, 05H2> 直接MOV AL, [2000H]MOV [2000H],AL3> 寄存器MOV AX,BXMOV DS,DX4> 寄存器间接(稍注意)MOV BX,1000HMOV DS,BXMOV SI,2000HMOV AL,[SI]5> 寄存器相对MOV AL,[SI+3]6> 基址,变址偏移地址=基址地址(BX,BP)+变址地址(SI,OI) MOV AL,[SI+BX]7> 基址,变址,相对MOV AX,-1[SI+BX]MOV [BX],BX8> 隐含寻址二指令系统(重点编程序读程序)1 传送MOV AL,RXYTMOV AX,SEG RXYT(把RXYT所在段地址给AX)MOV SI,OFFSET RXYT(偏移地址给SI)MOV DS,AXMOV AL,[SI]堆栈地址POSH AX MOV AX,1000HPOSH BX MOV SS,AXMOV SP,2000HPOSH AX 1> SP-1→SP2> AH→MSP3> SP-1→SP4> AL→SPPOP BX2 算术要背的: ADD ADC SUB SBB MUL DIV知道的: CMP INC DEC DAA DAS BCD3 逻辑移位循环指令(以下写出来的必须会用!)1> AND OR XOR NOT TEST NEGMOV BL,45HMOV AL,0FHAND BL,AC2> SAL SHL(逻辑左移相当于乘2)MOV DX,0400HSHL DX,1 (0800)SHL DX,1 (1600)若定义MOV CL,4 (移位次数一定放在CL)则SHL DX,CL (移位4次)SHR(逻辑右移)MOV DL,40HSHR DL,1 (20)SHR DL,1 (10H)SHR DL,1 (08H)SAR(算术右移)MOV DL,0C0H (11000000 -64)SAR DL, 1 (11100000 -32)3> 循环(大概知道)ROL ROR RCL RCR4 串操作指令(不考!)5 程序控制指令(重点)JMP(无条件转移不必深究只要知道转移到哪就行)无符号数JC JNC JP/JPE JNP/JPO JA.JNBE JAE.TMB JB.TNAE JBE.JNA(不知道问题不大)有符号数JS JNS JO JNO JG.JNLE JGE.JNL JL.JNGE JLE.JNG(不知道问题不大)常用的有JX/TE JNZ重点LOOP CALL(子程序调用) RET(子程序返回)6 cpu控制指令(不太重要)CLC STC SLI STI大概知道HLT WAIT NOP就行了7 I/O(重要) 只有两条IN AL,75H (直接寻址接口只有一个字节就是8位从00H到FFH 一用256个)OUT 3EH,AL (把AL输出到3E接口)常用寄存器间接寻址OUT DX,AL注意读入和把一个写出都要走AL指令到此位置汇编不做要求统计里面从80000H以下100个地址里有多少个负数START: MOV DX,80000HMOV DS,DXMOV SI,0000HMOV BX,0(计数器)GOON: MOV AL,[SI]AND AL,80H(用”与”操作看最高位)JZ NEXTADD BL,1NEXT: INC SIINC BHCNP BH,100JNZ GOONHLT(停机指令)从48000H开始有150个ASCII码分别取出ASCII码加入偶校验再放回第一位为检验位START: MOV BX,40000HMOV DS,BXMOV SI,8000HMOV CL,150GOON: MOV AL,[SI]AND AL,AL(或AND AL.0FFH)JP NEXTADD AL,80HNEXT: MOV [SI].AL(放回)INC SI(地址加一)DEC CLTNZ GOON写出程序要你读START: MOV AL.DA TABMOV CL,4MOV AH,0(AH消0)MOV CH,10DIV CH,(AH除以10,余1)MOV BL,AH(个位数AH放入BL)MOV AH,0DIV CHMOV BH,ALSHL AH,CL(逻辑左移)OR BL,AHMOV RSUT.BXHLT放入RSUT和他的下一个地址里专题三存储器一SRAM1 8088 CPU是八位机2 8086 CPU是十六位机8088系统总线(重点)这里是重中之重大家可以去看看往年的题目几乎都有这样的题但是这里的图我实在是不懂画大家见谅大家要掌握的就是给出地址和作出连接图之间怎么转化大家把树上这部分连接的图好好看看还有就是要能解决不是顺序存储的情况比如32k不顺序(84000H~8BFFH) 注意下38译码器其他的译码器不要求二动态存储器不看只要知道”动态”是什么含义就行三只读存储器(大概了解)EPROM连接大多同SRAM 只有一个线不同编程: 用紫外光擦干净每个单元都是F 或每一位都是高电平即干净编程方: 按标准编程(50正负5ms)EEPROM 引线和SRAM没有区别:在线编程系统运行重即可编程)分为按字节编程(几百到几十毫秒)和页编程(300毫秒)(一定要知道这2个用的时间)专题四I/0技术(没说道的不考)一无条件传送方式大家看看P255 图6.14二查询逐个外设查询CPU效率低P260 图6.18三中断1 P261 图6.202 分类内部中断外部中断3 一般过程1> 请求INTR NMI优先级从高到低: 复位HOLD 内部中断NMI INTA 单步中断STI IRET执行完后步响应中断必须再执行一条指令2> 承认3> 保护4> 中断类型码(向量码)5> 服务6> 返回4 8086P267 图6.245 中断优先级控制6 PIO 8259(可编程中断控制器1> 可工作再8位机和16位机上2> 8259中断优先级控制包括I 一般全嵌套苦丁优先级IR0 IR1 …IR1II 自动循环(刚服务结束的最低)III 一次制定某一个最低屏蔽不考3> 结束: 自动结束命令结束一般命令结束: 结束优先级最高的程序制定命令结束: 用在特殊屏蔽里不考8259级联: 最多可级联8个从属控制器所以最大有64个中断请求输入端四DMA(重中之重)1 引线P285 图6.422 特点1> M→I/O I/0→M (这里4通道均可)M→M(这里只能是CH0,CH1)2> 优先级固定0,1,2,3自动循环:刚结束最低下一个最高3> 级联4> DMA传送一字节需要4个体压缩的只要2个体2T 系统时钟5M →200ns 400ns→2.5MB/s3 描述传送过程(重重重)注意这么一个细节: DMAC是16位的如果而总线是20位的所以需要一个锁存器锁存4位地址.专题五芯片及应用一简单应用二可编程并行接口PPI 82551 引线P3002 工作方式(知道方式0就足够)输出有锁存输入(如外设输入)不能锁存所以外设的信号要一直加在输入端A B口没有单根定义功能C口可以四根四根定义方式1 2 不要求P309 图7.15START: MOV DX,8001HMOV AL,00HOUT DX,ALCALL TIMEISMOV AL,71HOUT DX,ALCALL TIMEISTMP START这个程序是一个八字LED灯显示F 亮一秒暗一秒无限循环三8253 可编程定时器1 引线P313 图7.192 工作方式P315开始所以方式0,1,2,3,4,5 记住工作方式特点方式2 ,3 OUT能源源不断出现周期性波形四串行接口(只要知道收发是怎么作的)在课的最后老李非常突兀的说了下面3个点意思是什么不言而喻了吧1 采样定理采样频率位信号最高频率两倍以上熵没有损失(就是说可以无损还原回来)比如一幸好是10KHz的那么AD 转换器速度转换一个要sμ100≤2 光电隔离器件隔离的目的:消除打功率外设和微机共地的影响(消除地的干扰)3 DMA三种传送类型M→I/O 内存到接口I/O→M 接口到内存M→M 内存到内存Made by 一砣煤里面没有画图但是重点的地方给大家说出来了可以说是老李课上的板书除了图都有了这样大家也不用拿着四百多页的书没有头绪的下手了有很多不考的地方老李第一节课就说了"我说到的不一定考到但是我没说道的一定不考" 这是原话。

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。

计算机组成原理复习笔记前件知识： 基本电路知识与、或、非、异或、与非、或非等如下表所示:真值表与或 非（A ） 异或 与非 或非 A B 只0就为0只1就为1取反相异为1只0就为1只1就为00 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 10 0 1 0 1 1 0 1111第一章计算机系统概论1 .计算机系统组成计算机系统组成：计算机组成原理由硬件系统与软件系统组成。

根据冯诺.依曼的存储程序控制原理 由五大部件组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

软件系统：系统软件、应用软件主机内存储器：DDR2, DDR3外设：输入、输出设备、外存储器等操作系统摩尔定律：记住价格与时间成反比。

2 .计算机系统性能指标字长（处理机字长） 是指计算机处理器一次能够完成的二进制位数（ MIPS 是指计算机处理器每秒执行百万条指令。

硬件系统 计算机系统系统软件 数据库管理系统——丈软件系统程序编译工具通用软件16, 32, 64）。

运算器 中央处理器（CPU ）控制器 寄存器应用软件特制软件3 .计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构分为五级以下图所示:第二章运算方法和运算器1.补码的真值公式：将所有位上的数按基数2n-1 （n 为数所在的位置）相乘后求出和，这个和的结果就是补码的真值。

计算某个数大于或小于某个值得条件。

例：凶补=（01101）2,[Y]补=（11101）2。

则X 与Y 的十进制数是多少。

X=-0X 24+1 X 23+1 X 22+0 X 21 + 1 X 2°=8+4+1= （ +13） 10 Y=-1X 24+1 X 23+1 X 22+0 X 21+1X 20=-8+4+1= （-1） 10 23. BCD 和 ASCLL 码BCD:俗称8421码。

使用4位二进数才表现一位十进制数。

（4位）ASCLL 码：用于表示字符。

（用一个字节八位来表示，只使用了七位。

计算机组成原理知识点整理⼀、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。

《计算机组成原理》考试重点整理不完整的自己添加!!!1.2 如何理解计算机系统的层次结构?解:(1)第一级:实际机器M1 (机器语言机器),机器语言程序直接在M1上执行;(2)第二级:虚拟机器M2(汇编语言机器),将汇编语言程序先翻译成机器语言程序,再在M1上执行;(3)第三级:虚拟机器M3(高级语言机器),将高级语言程序先翻译成汇编语言程序,再在M2、M1(或直接到M1)上执行;(4)第零级:微程序机器M0(微指令系统),由硬件直接执行微指令。

(5)实际上,实际机器M1和虚拟机器M2之间还有一级虚拟机,它是由操作系统软件构成,该级虚拟机用机器语言解释操作系统。

(6)虚拟机器M3还可以向上延伸,构成应用语言虚拟系统。

1.5 冯·诺依曼计算机的特点是什么?(1)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;(2)指令和数据以同等地位存放于存储器内,并可以按地址访问;(3)指令和数据均用二进制表示;(4)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;(5)指令在存储器中顺序存放,通常自动顺序取出执行;(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。

1.6 画出计算机硬件组成框图,说明各部件的作用及计算机硬件的主要技术指标。

解:现代的计算机组成框图如图1.1所示:输入设备控制器运算器输出设备存储器控制线反馈线数据线计算结果计算步骤和原始数据各部件的功能:(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,常见有键盘、鼠标等。

(5)输出设备可以将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式,如打印机输出,显示器输出。

硬件的主要技术指标:(1) 机器字长:指CPU一次能处理数据的位数,通常与CPU的寄存器位数有关。

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。

计算机组成原理知识点笔记第一课时1、指令分为操作码和地址码，操作码指明了操作类型，地址码指明了对哪两个数进行操作。

2、CPU的时钟频率也即是CPU的主频。

3计算机系统结构：概念性结构和功能特性。

是指硬件子系统的概念性结构和功能特性。

由指令系统所规定的所有属性，所以也称指令集体系结构。

主要研究计算机系统软件和硬件的功能分配，以及如何最佳地实现分配给硬件的功能。

例如：指令系统中是否包括乘法指令？4、计算机组织：也称计算机组成：计算机主要部件的类型、数量、组成方式、控制方式和信息流动方式以及相互连接而构成的而系统。

主要研究数据和指令的组织，数据的存取、传送和加工处理。

数据流和指令流的控制方式基本运算的算法例如：如何实现乘法指令？5计算机实现：计算机功能的物理实现。

6、加法指令执行速度因为加法指令能反映乘除等运算，而其他指令的执行时间也大体与加法指令相当。

7、CPI，执行一条指令所需时钟周期数，是主频的倒数。

8、等效指令速度法9存储器不仅能存放数据，而且也能存放指令，两者在形式上没有区别，但计算机应能区分数据还是指令。

10 有时我们说某个特定的功能是由硬件实现的，但并不是说不要编写程序，如乘法功能可由乘法器这个硬件实现，但要启动这个硬件（乘法器）工作，必须先执行程序中的乘法指令。

11 指令译码器是译指令的操作码。

而是在读出之前就知道将要读的信息是数据还是指令了12 在计算机领域中，站在某一类用户的角度，如果感觉不到某个事物或属性的存在，即“看”不到某个事物或属性，则称为“对xxxx用户而言，某个事物或属性是透明的”。

13程序控制器：（PC）是执行指令的机器。

14 机器字长定义为CPU中在同一时间内一次能够处理的二进制数的位数，实际上就是CPU中数据通路的位数15 浮点运算器的数据通路要宽得多。

16所以一般把定点运算器的数据通路宽度定为机器字长。

因为机器字长与内存单元的地址位数有关，而地址计算是在定点运算器中进行的。

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。

;试卷内容结构数据结构 45分计算机组成原理 45分操作系统 35分计算机网络 25分试卷题型结构单项选择题 80分(40小题,每小题2分) 综合应用题 70分计算机体系结构(Computer Architecture)主要研究硬件和软件功能的划分，确定硬件和软件的界面，哪部分功能由硬件系统来完成，哪部分功能由软件系统来完成。

计算机组成原理(Computer Organization)是依据计算机体系结构，在确定且分配了硬件子系统的概念结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成，以及它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性，这点上说计算机组成原理是计算机体系结构的逻辑实现。

计算机实现(Computer Implementation)是计算机组成的物理实现，包括中央处理器、主存储器、输入输出接口和设备的物理结构，所选用的半导体器件的集成度和速度，器件、模块、插件、底板的划分，电源、冷却、装配等技术，生产工艺和系统调试等各种问题。

总之，就是将完成逻辑设计的计算机组成方案转换成真实的计算机，也就是将满足设计、运行、价格等各项要求的计算机系统真正地制作并调试出来。

计算机组成原理【考查目标】1. 理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理,组成结构以及相互连接方式,具有完整的计算机系统的整机概念.）2. 理解计算机系统层次化结构概念,熟悉硬件与软件间的界面,掌握指令集体系结构的基本知识和基本实现方法3. 能够运用计算机组成的基本原理和基本方法,对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算,分析,并能对一些基本部件进行简单设计.一, 计算机系统概述(一) 计算机发展历程第一台电子计算机ENIAC诞生于1946年美国宾夕法尼亚大学.ENIAC用了18000电子管,1500继电器,重30吨,占地170m2,耗电140kw,每秒计算5000次加法.冯•诺依曼(VanNeumann)首次提出存储程序概念,将数据和程序一起放在存储器,使编程更加方便.50年来,虽然对冯•诺依曼机进行很多改革,但结构变化不大,仍称冯•诺依曼机.发展阶段时间】硬件技术速度/(次/秒)第一代1946-1957电子管计算机时代40 000第二代1958-1964|晶体管计算机时代200 000第三代1965-1971中小规模集成电路计算机时代 1 000 000第四代1972-1977:大规模集成电路计算机时代10 000 000第五代1978-现在超大规模集成电路计算机时代100 000 000EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)电子离散变量计算机；组成原理是讲硬件结构的系统结构是讲结构设计的摩尔定律微芯片上的集成管数目每3年翻两番.处理器的处理速度每18个月增长一倍.每代芯片的成本大约为前一代芯片成本的两倍新摩尔定律全球入网量每6个月翻一番.数学家冯·诺依曼(von Neumann)在研究EDVAC机时提出了“储存程序”的概念.以此为基础的各类计算机通称为冯·诺依曼机.它有如下特点:①计算机由运算器,控制器,存储器,输入和输出五部分组成②指令和数据以同等的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图中各部件的功能·运算器用来完成算术运算和逻辑运算并将的中间结果暂存在运算器内·存储器用来存放数据和程序·控制器用来控制,指挥程序和数据的输入,运行以及处理运行结果·输入设备用来将人们熟悉的信息转换为机器识别的信息}·输出设备将机器运算结果转为人熟悉的信息形式运算器最少包括3个寄存器(现代计算机内部往往设有通用寄存器)和一个算术逻辑单元(ALU Arithmetic Logic Unit).其中ACC(Accumulator)为累加器,MQ(Multiplier-Quotient Register)为乘商寄存器,X为操作数寄存器,这3个寄存器在完成不同运算时,说存放的操作数类别也各不相同.》计算机的主要硬件指标主机完成一条指令的过程——以取数指令为例主机完成一条指令的过程——以存数指令为例(二) 计算机系统层次结构—1. 计算机硬件的基本组成计算机硬件主要指计算机的实体部分,通常有运算器,控制器,存储器,输入和输出五部分.CPU是指将运算器和控制器集成到一个电路芯片中.2. 计算机软件的分类计算机软件按照面向对象的不同可分两类:系统软件:用于管理整个计算机系统,合理分配系统资源,确保计算机正常高效地运行,这类软件面向系统.(包括:标准程序库,语言处理程序,OS,服务程序,数据库管理系统,网络软件)应用软件:是面向用户根据用户的特殊要求编制的应用程序,这类软件通常实现用户的某类要求.3. 计算机的工作过程!(1)计算机的工作过程就是执行指令的过程指令由操作码和操作数组成:操作码指明本指令完成的操作操作码地址码地址码指明本指令的操作对象.(3)指令的读取为了纪录程序的执行过程,需要一个记录读取指令地址的寄存器,称为指令地址寄存器,或者程序计数器.指令的读取就可以根据程序计数器所指出的指令地址来决定读取的指令,由于指令通常按照地址增加的顺序存放,故此,每次读取一条指令之后,程序计数器加一就为读取下一条指令做好准备.<(4)执行指令的过程在控制器的控制下,完成以下三个阶段任务:1)取指令阶段按照程序计数器取出指令,程序计数器加一2)指令译码阶段分析操作码,决定操作内容,并准备操作数3)指令执行阶段执行操作码所指定内容(三) 计算机性能指标1. 吞吐量,响应时间(1) 吞吐量:单位时间内的数据输出数量.(2) 响应时间:从事件开始到事件结束的时间,也称执行时间.、2. CPU时钟周期,主频,CPI,CPU执行时间(1) CPU时钟周期:机器主频的倒数,T C(2)主频:CPU工作主时钟的频率,机器主频Rc(3)CPI:执行一条指令所需要的平均时钟周期(4)CPU执行时间:T CPU=In×CPI×T CIn执行程序中指令的总数CPI执行每条指令所需的平均时钟周期数&T C时钟周期时间的长度3. MIPS,MFLOPS(1)MIPS:(Million Instructions Per Second)Te:执行该程序的总时间=指令条数/(MIPS×)In:执行该程序的总指令数Rc:时钟周期Tc的到数MIPS只适合评价标量机,不适合评价向量机.标量机执行一条指令,得到一个运行结果.而向量机执行一条指令,可以得到多个运算结果.,(2) MFLOPS: (Million Floating Point Operations Per Second)MFLOPS=Ifn/(Te×)Ifn:程序中浮点数的运算次数MFLOPS测量单位比较适合于衡量向量机的性能.一般而言,同一程序运行在不同的计算机上时往往会执行不同数量的指令数,但所执行的浮点数个数常常是相同的.特点：1.MFLOPS取决于机器和程序两方面,不能反映整体情况,只能反映浮点运算情况2.同一机器的浮点运算具有一定的同类可比性,而非同类浮点操作仍无可比性当前微处理器的发展重点[①进一步提高复杂度来提高处理器性能②通过线程进程级的并发性提高处理器性能③将存储器集成到处理器芯片来提高处理器性能④发展嵌入式处理器软件开发有以下几个特点1)开发周期长2)制作成本昂贵3)检测软件产品质量的特殊性$计算机的展望一、计算机具有类似人脑的一些超级智能功能要求计算机的速度达1015/秒二、芯片集成度的提高受以下三方面的限制•芯片集成度受物理极限的制约•按几何级数递增的制作成本•芯片的功耗、散热、线延迟计算机辅助设计CAD 计算机辅助制造CAM,计算机辅助工艺规划 Computer Aided Process Planning CAPP计算机辅助工程 Computer Aided Engineering CAE计算机辅助教学 Computer Assisted Instruction CAI科学计算和数据处理工业控制和实时控制网络技术应用虚拟现实办公自动化和管理信息系统 Computer Aided Design—CAD,CAM,CIMS Computer Aided Manufacturing多媒体技术 Computer Integrated Manufacturing System人工智能,模式识别,文字/语音识别,语言翻译,专家系统,机器人…二, 数据的表示和运算(一) 数制与编码1. 进位计数制及其相互转换 1)进位计数制 [进位计数制是指按照进位制的方法表示数,不同的数制均涉及两个基本概念:基数和权. 基数:进位计数制中所拥有数字的个数.权:每位数字的值等于数字乘以所在位数的相关常数,这个常数就是权. 任意一个R 进制数X,设整数部分为n 位,小数部分为m 位,则X 可表示为:X ＝a n-1r n-1+ a n-2r n-2+ ┅ + a 0r 0+ a -1r -1+ a -2r -2+ ┅ + a -m r -m(X)r =∑--=mn i iirK 12)不同数制间的数据转换(1)二,八,十六进制数转换成十进制数|利用上面讲到的公式: (N)2=∑Di •2i ,(N)8=∑Di •8i , (N)16=∑Di •16i ,进行计算.(2)十进制数转换成二进制数通常要对一个数的整数部分和小数部分分别进行处理,各自得出结果后再合并. 对整数部分,一般采用除2取余数法,其规则如下:将十进制数除以2,所得余数(0或1)即为对应二进制数最低位的值.然后对上次所得商除以2,所得余数即为二进制数次低位的值,如此进行下去,直到商等于0为止,最后得的余数是所求二进制数最高位的值. 对小数部分,一般用乘2取整数法,其规则如下:将十进制数乘以2,所得乘积的整数部分即为对应二进制小数最高位的值,然后对所余数的小数部分部分乘以2,所得乘积的整数部分为次高位的值,如此进行下去,直到乘积的小数部分为0,或结果已满足所需精度要求为止.(3)二进制数,八进制数和十六进制数之间的转换 ?八进制数和十六进制数是从二进制数演变而来的: 由3位二进制数组成1位八进制数; 由4位二进制数组成1位十六进制数.对一个兼有整数和小数部分的数以小数点为界,小数点前后的数分别分组进行处理,不足的位数用0补足. 对整数部分将0补在数的左侧,对小数部分将0补在数的右侧.这样数值不会发生差错. 2. 真值和机器数真值:数据的数值通常以正(+)负(-)号后跟绝对值来表示,称之为“真值”.机器数:在计算机中正负号也需要数字化,一般用0表示正号,1表示负号.把符号数字化的数成为机器数. &3. BCD 码(Binary Coded Decimal 以二进制编码的十进制码)在计算机中采用4位二进制码对每个十进制数位进行编码.4位二进制码有16种不同的组合,从中选出10种来表示十进制数位的0～9,用0000,0001,…,1001分别表示0,1,…,9,每个数位内部满足二进制规则,而数位之间满足十进制规则,故称这种编码为“以二进制编码的十进制(binary coded decima1,简称BCD)码”.在计算机内部实现BCD码算术运算,要对运算结果进行修正,对加法运算的修正规则是:如果两个一位BCD码相加之和小于或等于(1001)2,即(9)10,不需要修正;如相加之和大于或等于(1010)2,或者产生进位,要进行加6修正,如果有进位,要向高位进位.4. 字符与字符串在计算机中要对字符进行识别和处理,必须通过编码的方法,按照一定的规则将字符用一组二进制数编码表示.字符的编码方式有多种,常见的编码有ASCII码,EBCDIC码等.1)ASCII码(American Standard Code for Information Interchange 美国信息交换标准码)<ASCII码用7位二进制表示一个字符,总共128个字符元素,包括10个十进制数字(0-9),52个英文字母(A-Z 和a-z),34专用符号和32控制符号.2)EBCDIC码为Extended Binary Coded Decimal Interchange Code的简称,它采用8位来表示一个字符.3)字符串的存放向量存储法:字符串存储时,字符串中的所有元素在物理上是邻接的.串表存储法:字符串的每个字符代码后面设置一个链接字,用于指出下一个字符的存储单元的地址.5. 校验码Check Digit数据校验码是一种常用的带有发现某些错误或自动改错能力的数据编码方法.其实现原理,是加进一些冗余码,使合法数据编码出现某些错误时,就成为非法编码.这样,可以通过检测编码的合法性来达到发现错误的目的.合理地安排非法编码数量和编码规则,可以提高发现错误的能力,或达到自动改正错误的目的.~码距:码距根据任意两个合法码之间至少有几个二进制位不相同而确定的,仅有一位不同,称其码距为1.1)奇偶校验码(Parity Bit)WIKI(开销最小,能发现数据代码中一位出错情况的编码,常用于存储器读写检查或ASCII字符或其它类型的信息传输的检查)P216它的实现原理,是使码距由1增加到2.若编码中有1位二进制数出错了,即由1变成0,或者由0变成1.这样出错的编码就成为非法编码,就可以知道出现了错误.在原有的编码之上再增加一位校验位,原编码n位,形成新的编码为n+1 位.增加的方法有2种:奇校验:增加位的0或1要保证整个编码中1的个数为奇数个.偶校验:增加位的0或1要保证整个编码中1的个数为偶数个.2)海明校验码(Hamming Code)P100实现原理,在数据中加入几个校验位,并把数据的每一个二进制位分配在几个奇偶校验组中.当某一位出错就会引起有关的几个校验组的值发生变化,这不但可以发现出错,还能指出是哪一位出错,为自动纠错提供了依据.]假设校验位的个数为r,则它能表示2r个信息,用其中的一个信息指出“没有错误”,其余2r-1个信息指出错误发生在哪一位.然而错误也可能发生在校验位,因此只有k=2r-1-r个信息能用于纠正被传送数据的位数,也就是说要满足关系:2r k+r+13)CRC校验码(Cyclic Redundancy Check 循环冗余校验)P144CRC校验码一般是指k位信息之后拼接r位校验码.关键问题是如何从k位信息方便地得到r位校验码,以如何从位k+r信息码判断是否出错.将带编码的k位有效信息位组表达为多项式:式Ci中为0或1.。

计算机组成原理笔记计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门重要课程，它是学生们打开计算机硬件世界的一把钥匙。

在这门课程中，我们将学习到计算机硬件系统的基本组成和工作原理，为今后的学习和工作打下坚实的基础。

下面，我将为大家简要介绍一些计算机组成原理的基本知识和重要概念。

首先，我们要了解计算机组成原理的基本组成部分。

计算机主要由中央处理器（CPU）、存储器（内存）、输入设备、输出设备和外部设备等几大部分组成。

其中，CPU是计算机的大脑，负责执行各种指令和数据处理；内存用于临时存储数据和程序；输入设备用于向计算机输入数据和指令；输出设备用于从计算机输出数据和结果；外部设备则是计算机的扩展设备，如打印机、扫描仪等。

其次，我们要了解计算机组成原理的工作原理。

计算机工作的基本过程可以简单概括为取指、译码、执行和写回四个阶段。

在取指阶段，CPU从内存中取出要执行的指令；在译码阶段，CPU对指令进行译码，确定需要执行的操作；在执行阶段，CPU执行指令中的操作；最后，在写回阶段，CPU将执行的结果写回到内存或者输出到外部设备。

此外，我们还要了解计算机组成原理中的重要概念。

例如，时钟频率是衡量CPU运行速度的重要指标，它表示CPU每秒钟执行的时钟周期数；指令集架构是CPU支持的指令集合，不同的CPU有不同的指令集架构；存储器层次结构是计算机存储器按照访问速度和容量划分的不同层次，包括寄存器、高速缓存、内存和外存等。

总的来说，计算机组成原理是一门极具挑战性和深度的学科，它涉及到计算机硬件系统的方方面面，需要我们认真学习和理解。

通过对计算机组成原理的学习，我们可以更好地理解计算机的工作原理，为今后的学习和工作打下坚实的基础。

希望大家能够认真对待这门课程，努力学习，取得优异的成绩。

祝大家学习进步！。

计算机组成原理(计组)计算机分类：电子模拟计算机、电子数字计算机（电脑）数字计算机：专用计算机、通用计算机通用计算机：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机通用计算机：超级计算机、大型机、服务器、工作站、微型机、单片机计算机的硬件存储单元：保存一个数的16个寄存器为一个存储单元指令形式：操作码+地址码控制器的取指周期、执行周期字节：8个位字：一个以上字节，字节的整数倍，常见的有2个字节的，其长度称为字长计算机的发展：电子管、晶体管、小规模集成电路、大型集成电路、举行集成电路19世纪开始计算机软件计算机程序：系统程序、应用程序系统程序：各种服务性程序、语言程序、操作系统、数据库管理系统计算机程序：目的程序、汇编程序、源程序源程序翻译系统：编译系统、解释系统操作系统：批处理、分时、网络、实时计算机系统多级：微程序设计级、一般机器、操作系统级、汇编语言级、高级语言级运算方法和运算器数据表示：定点格式、浮点格式浮点数=阶符+阶码+数符+尾数整数转二进制除2，小数转二进制乘2十进制数串：字符串形式、压缩十进制数串形式另外还可以自定义数据：标识符数据表示、描述符数据表示标识符数据=标识符+数据描述符数据=描述符标识+特征标记+数据块长度+数据块起始地址机器码：原码、补码、反码、移码原码有+0和-0之分，即0000 和10000的补码只有一种形式反码也有+0和-0之分，即0000和1111[][]n2－ｘ＝ｘ＋补反移码的符号位与前三种相反，0表示负，1表示正主要采用补码，移码主要用来表示阶码ASII码由七位加一位偶校验码组成汉字的编码：1、汉字输入编码：数字编码、拼音编码、字形编码2、汉字内部处理：内码3、汉字输出：字模码从[ｙ]补求[－ｙ]补的法则是：对[ｙ]补包括符号位“求反且最末位加1”,即可得到[－ｙ]补上溢与下溢，同号的相加才可能溢出采用双符法表示溢出：01、10均为溢出行波进位加减器流水式阵列乘法器为并行乘法器原码乘法有两种：直接原码乘法，带求补的间接原码乘法器间接原码乘法，符号求补的阵列乘法器：当输入都是不带符号时，输入输出都不需要求补，而当输入是带符号时，输入两数求补，乘积结果求补再输出补码乘法的符号位参与运算，原码的符号的则要分开运算。

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。

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》学科复习总结★第一章计算机系统概论本章内容：本章主要讲述计算机系统的组成、计算机系统的分层结构、以及计算机的一些主要指标等需要掌握的内容：计算机软硬件的概念，计算机系统的层次结构、体系结构和计算机组成的概念、冯.诺依曼的主要思想及其特点、计算机的主要指标本章主要考点：概念1、当前的CPU由哪几部分组成？控制器、运算器、寄存器、cache (高速缓冲存储器)2、一个完整的计算机系统应包括哪些部分？配套的硬件设备和软件系统3、什么是计算机硬件、计算机软件？各由哪几部分组成？它们之间有何联系？计算机硬件是指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成。

主要包括运算器(ALU)、控制器(CU)、存储器、输入设备和输出设备五大组成部分。

软件是计算机程序及其相关文档的总称，主要包括系统软件、应用软件和一些工具软件。

软件是对硬件功能的完善与扩充，一部分软件又是以另一部分软件为基础的再扩充。

4、冯·诺依曼计算机的特点●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●指令和数据以同等地位存于存储器内，可按地址寻访●指令和数据用二进制表示●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●指令在存储器内按顺序存放●机器以运算器为中心，输入输出设备和存储器间的数据传送通过运算器完成5、计算机硬件的主要技术指标●机器字长：CPU 一次能处理数据的位数，通常与CPU 中的寄存器位数有关●存储容量：存储容量= 存储单元个数×存储字长；MAR（存储器地址寄存器）的位数反映存储单元的个数，MDR（存储器数据寄存器）反映存储字长主频吉普森法●运算速度MIPS 每秒执行百万条指令CPI 执行一条指令所需的时钟周期数FLOPS 每秒浮点运算次数◎第二章计算机的发展及应用本章内容：本章主要讲述计算机系统、微型计算机系统的发展过程以及应用。

计算机组成原理笔记在计算机组成原理中，我们学习了计算机的基本结构和工作原理，以及计算机各个部件之间的关系和功能。

1. 计算机的基本组成：计算机主要由中央处理器（CPU）、内存、输入/输出设备、存储器以及系统总线等部件组成。

其中，CPU是计算机的核心，负责执行各种计算和控制操作；内存用于存储程序和数据；输入/输出设备用于与外部环境进行信息的交互；存储器用于长期存储数据和程序；系统总线则是各个部件之间进行数据传输的通道。

2. 计算机的工作过程：计算机的工作过程可以分为取指令、执行指令和存储结果三个阶段。

首先，CPU从内存中取出指令，并将其送入指令寄存器中。

然后，CPU根据指令的类型和操作码，执行相应的操作，并将结果暂存入通用寄存器中。

最后，CPU将结果存储回内存，完成一次指令的执行过程。

3. 计算机各个部件之间的关系和功能：CPU与内存之间的关系是通过总线进行连接和通信的。

数据总线用于传输数据和指令，地址总线用于传输内存地址，控制总线用于传输控制信号。

CPU通过地址总线向内存发送读/写请求，并通过数据总线传输数据。

控制总线则负责传输各种控制信号，如时钟信号、读/写信号等。

4. 冯·诺依曼体系结构：计算机的设计理念和组织结构是基于冯·诺依曼体系结构的。

冯·诺依曼体系结构包括存储程序和数据的内存、用于执行指令的中央处理器、以及通过总线进行连接的各种设备。

这种体系结构的优势在于可以重用软件，提高计算机的灵活性和可扩展性。

5. 存储器的层次结构：计算机的存储器层次结构包括寄存器、缓存、主存和辅助存储器等层级。

寄存器位于CPU内部，是最快的存储器，用于存储指令和数据。

缓存位于CPU和主存之间，用于存储频繁使用的指令和数据，以提高访问速度。

主存是计算机中的主要存储器，用于存储程序和数据。

辅助存储器包括硬盘、光盘和闪存等，用于长期存储大量的数据和程序。

以上是关于计算机组成原理的一些基本概念和知识点的介绍。

《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)。

计算机组成原理笔记总结
计算机组成原理是指计算机硬件的组成结构、工作原理、性能指标以及指令系统等方面的基础知识。

以下是计算机组成原理的一些重要内容和笔记总结：
1. 计算机的五大基本组成部分：中央处理器（CPU）、主存储器、输入设备、输出设备和外部设备。

2. 中央处理器（CPU）是计算机的核心，由算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）、寄存器等组成。

3. 主存储器用于存储程序和数据，分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

4. 输入设备用于将外部数据或命令输入到计算机，包括键盘、鼠标、扫描仪等。

5. 输出设备用于将计算机处理结果输出给用户或其他设备，包括显示器、打印机、音响等。

6. 外部设备是连接计算机系统的外部设备，例如硬盘、光驱、USB设备等。

7. 指令系统是计算机硬件与软件之间的桥梁，是计算机程序的基础。

8. 计算机的工作原理是指计算机如何通过处理器执行指令、存
取数据等，包括取指令、译码指令、执行指令等步骤。

9. 性能指标是衡量计算机性能的指标，包括时钟频率、存储器容量、带宽、吞吐量等。

10. 计算机的发展历程经历了多个阶段，从第一代计算机的大
型机到现代个人计算机的微型机。

通过学习计算机组成原理，可以深入了解计算机的硬件组成、工作原理及其与软件之间的关系，为深入学习计算机体系结构、操作系统、编译原理等相关知识打下坚实的基础。