中科院自动化所考研之中科大微机原理课件-总复习篇.pptVIP

*****************考试形式与难度分析考试形式中科院自动化所微机原理考试通常为笔试，考察考生对微机原理知识的理解和应用能力。试题类型包括选择题、填空题、简答题和计算题等。难度分析该课程难度中等偏上，需要考生具备扎实的计算机基础知识和较强的逻辑思维能力。考试重点涵盖CPU、存储器、总线、中断、I/O等方面，以及相关的指令系统、存储器组织、处理器性能优化等内容。常见题型回顾选择题考察基本概念和理论，需要准确理解和记忆知识点。填空题对知识点进行直接的考察，需要对概念和原理的掌握熟练。简答题需要对知识点进行简单的解释和说明，要求对概念和原理理解透彻。分析题需要对知识点进行深入分析和解释，要求对知识点理解深入。CPU与寄存器11.CPU核心CPU负责执行指令和处理数据，是计算机的运算核心。22.寄存器分类通用寄存器、专用寄存器和状态寄存器用于存储指令、数据和程序状态。33.寄存器功能寄存器可以提高CPU的效率，减少访问内存的次数，加快指令执行速度。44.寄存器结构寄存器的结构、数量和功能取决于CPU的架构和指令集。指令系统指令集体系结构指令集是计算机的“语言”，定义了CPU可以执行的所有指令。指令格式指令格式规定了操作码、操作数和地址字段的排列方式，影响指令的执行效率。寻址方式寻址方式决定了CPU如何获取操作数，影响程序的效率和灵活度。指令类型不同指令类型用于完成不同的操作，包括数据传输、算术运算、逻辑运算等。指令周期1取指从内存中读取指令2译码分析指令并准备执行3执行执行指令操作4写回将结果写入寄存器或内存指令周期是CPU执行一条指令的过程，包含多个步骤。每个步骤由相应的硬件电路完成，最终实现指令功能。中断机制中断控制器中断控制器是负责管理中断的硬件组件，它会接收来自各种设备的中断请求，并将请求传递给CPU。中断向量表中断向量表包含每个中断源的地址，当CPU收到中断请求时，它会使用中断向量表找到相应的处理程序。中断处理过程当CPU收到中断请求时，它会停止当前执行的程序，保存当前状态，然后跳转到相应的处理程序执行。存储器组织存储器层次结构存储器层次结构包含多个级别，例如高速缓存、主内存和辅助存储器。每个级别都有不同的速度、成本和容量，它们协同工作以提供高效的存储系统。地址映射地址映射是指将逻辑地址转换为物理地址的过程。逻辑地址是程序员使用的地址，而物理地址是实际存储器的地址。地址映射可以是线性的、段化的或分页的，不同的映射方式具有不同的优点和缺点。总线体系结构总线类型数据总线传输数据，地址总线确定数据位置，控制总线控制数据传输方向和操作类型。总线结构单总线结构简单，多总线结构提高效率，并行总线提高传输速度。总线仲裁总线仲裁解决多个设备共享总线问题，确保数据传输有序进行。总线标准PCI、ISA、USB等总线标准规范了总线接口和信号，方便设备之间互联。存储器映射与I/O内存映射将I/O设备的地址空间映射到系统内存空间。I/O端口通过I/O端口访问外设，实现数据传输和控制。地址空间管理分配内存地址，管理CPU访问内存和外设。数据传输机制CPU与外设之间的数据交换，通过I/O端口进行。流水线技术11.并行执行将指令执行过程分解为多个阶段，每个阶段独立执行，提高指令执行效率。22.提高吞吐率通过流水线技术，可在单位时间内执行更多指令，提高CPU的吞吐率。33.降低平均执行时间流水线技术可以减少指令执行的平均时间，提高程序运行速度。44.提高效率流水线技术可以将CPU资源利用率最大化，提高系统性能。缓存与虚拟存储器缓存缓存是高速的小容量存储器，用于存储常用的数据和指令，以加快访问速度。虚拟存储器虚拟存储器是一种技术，它允许程序使用比物理内存更大的地址空间，通过将部分程序和数据存储在磁盘上，实现更大的容量。缓存与虚拟存储器协同工作缓存和虚拟存储器协同工作，提高程序执行效率，减少内存访问时间，提升系统性能。处理器性能优化指令流水线通过将指令执行过程分解为多个阶段，并重叠执行，提高指令执行效率，从而提升处理器性能。缓存技术利用高速缓存存储频繁访问的数据，减少主存访问时间，提升数据访问速度，从而提高处理器性能。分支预测预测程序执行流程，提前获取下一条指令，减少分支指令带来的性能损失，提高指令执行效率。并行处理通过多核处理器或多线程技术，实现并行执行多个任务，提升处理能力，提高处理器性能。常见指令解析指令格式包括操作码、地址码等，决定指令的功能和操作数