计算机组成原理知识点总结课案.docx

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。主频（主时钟的频率）度量单位是MHZ、GHZ；时钟周期（主频的倒数）度量单位是微秒、纳秒。? 9、CPU执行时间：表示CPU执行一段程序所占用的CPU时间，可用下式计算CPU时间=CPU时钟周期数?X?CPU时钟周期长。10、CPI：执行一条指令所需要的平均时钟周期数，可用下式计算?CPI=执行某段程序所需的CPU时钟周期数/该程序包含的指令条数。11、MIPS：平均每秒执行多少百万条定点指令数，用下式计算?MIPS=指令条数?/（程序执行时间?×?106）12、FLOPS：平均每秒执行浮点操作的次数，用来衡量机器浮点操作的性能，用下式计算FLOPS=程序中的浮点操作次数/程序执行时间（秒） 第二章 一、数据和文字的表示方式 1、原码、补码、反码、移码的求法及表示范围。（1）首先应明确机器字长（2）原码、补码、反码、移码的求法（3）表示范围 2、补码加减法运算，加法运算溢出检测。（1）补码加法运算规则?（2）补码减法运算规则?（3）变形补码表示法00?表示正数?11?表示负数（4）变形补码运算：规则同补码加减法运算规则，双符号位数值化、参加运算。?（5）加法运算溢出检测1）单符号位法?2）双符号位法?参见例题、习题3、并行加法器的进位方法及逻辑表达式（1）直接从全加器的进位公式推导。（2）串行进位：某位的运算必须等到下一位的进位传递来以后，才能开始。也就是进位从最低位向最高位逐级传递，速度慢。 C1=G0+P0C0?C2=G1+P1C1?C3=G2+P2C2?C4=G3+P3C3（3）并行进位：所有进位可以同时产生，实际上只依赖于数位本身、来自最低位的进位C0。?C1=G0+P0C0?C2=G1+P1G0+P1P0C0C3=G2+P1G1+P2P1G0+P2P1P0C0C4=G3+P3G2+P3P2G1+P3P2P1G0+P3P2P1P0C0?其中：G0=A0B0?P0=A0+B0?G1=A1B1?P1=A1+B1?G2=A2B2?P2=A2+B2?G3=A3B3?P3=A3+B3Gi：进位产生函数，表示两个数位都为1Pi：进位传递函数，表示某位上的两个数位有一个为1，如果来自低位的进位为1，则肯定会产生进位。4、浮点加减法运算方法。??比较阶码大小、对阶???尾数加减法运算???规格化处理???尾数舍入处理???溢出判断?参见例题、习题5、流水线原理、时钟周期确定、时间公式、加速比、时空图（1）把一个任务分割为一系列的子任务，使各子任务在流水线中时间重叠、并行执行。过程段Si之间重叠执行。?（2）时钟周期的确定 第三章 一、存储系统概念 1、存储