408計算機組成原理第一輪知識回顧

2021-09-27 03:07:27 字數 1951 閱讀 9888

計算機組成原理從第一遍來看,他是講計算機的各個部件是如何工作的,各個部件之間是怎樣協調執行的,所以這裡我才感受的了什麼是自下而上描繪了整個計算機的藍圖。我是用的王道版的計算機,因為原來看過編碼這本書(計算機科普入門向的書),所以對裡面的一些知識理解起來還是比較順暢的。

王道是按照408大綱順序編制的第一章講了計算機組成原理的概述,將計算機分成了6大塊--------資料的表示與運算,儲存器,cpu,指令系統,系統匯流排,i/o裝置。在第一章,也講了一些計算機的發展過程和歷史,同時簡略減少了從使用者到計算機運算的資料流向,程式語言-----組合語言-----機器語言,在最後也介紹了計算機的效能指標,如機器字長,吞吐量,時鐘週期等,大致講了一些不全(在後面的章節會出現機器週期,指令週期,匯流排的時鐘週期等各種指標)。

第二章講的資料的表示,計算機是如何將如漢字,數字,影象(這裡是最後一章i/o介面那裡會詳細的說明)等進行表示的,為什麼計算機要用二進位制,講解了各種進製的相互轉換,原碼,反碼,補碼,移碼的概念和相互之間的轉換。之後講解了二進位制的各種表如bcd碼二進位制去表示十進位制,ascii表示各種符號,和漢字的程式碼頁去如何表示漢字。對於溢位和校檢等也做出了討論和判斷方法的介紹。之後和儲存結合起來講了兩種資料表示方法,定點數和浮點數。在最後面講解了如何利用這些資料進行加減乘除運算,其實最後都是通過加法操作實現的,所以後面對加法器進行了講解,這裡其實是對cpu中的alu進行了講解(所以在cpu那章並沒有介紹alu)。

第三章是儲存系統,先是介紹了儲存器的分類ram和rom,之後介紹了效能指標。訪問時間,訪問週期等,它這裡多次強調兩者的區別(後面3.3半導體那章dram的時候才恍然大悟),之後講解了儲存器的層次結構,為後面講解的內容進行鋪墊。講解了半導體隨機儲存器的構成和原理,後面講解了sram和dram的概念和特殊的性質。之後用半導體的各種訊號線進行了讀週期和寫週期的訊號控制和時序圖。這裡的訊號線在下幾章的講解也會用到,因為儲存器是要與cpu進行相連的(這裡會和匯流排那章聯絡,因為是通過匯流排進行相連的),之後因為鏈結會設計字,位等不匹配的問題(這裡感覺字擴充套件就是增加儲存器的容量),之後介紹了字擴充套件法,位擴充套件法,字位擴充套件法(後面介紹的大多是這個邏輯有點意思,如頁式虛擬儲存器,段式虛擬儲存器,段頁式虛擬儲存器),也會遇到速度不匹配,所以這裡會用到雙埠的ram和多模組的儲存器來解決(多模組就第一次出現了流水線的概念,這個感覺在計算機中是一種非常重要的思想,後面章節也會用到並在第五章進行了專門的講解,這裡其實也是用到了指令流水的思想),上面提公升的方法是有限的,所以後面用到了cache和主存的組合來解決這個問題(這裡解釋了為什麼計算機會採用那樣的儲存器的層級結構)就是講主存中cpu常訪問的內容存放在cache中,因為cache離cpu更近,而且速度更快。所以怎麼判斷是否為常用的,這裡就講解了直接對映,全相聯對映和組相聯對映。但會出現cache滿了如何替換和資料讀寫修改的問題,所以分別介紹了先進先出演算法,近期最少使用演算法。全寫法,寫回發,寫分配法等解決方案。但主存的容量很小,不能滿足需要,這裡有發明了主存-輔存的結構層次構成了虛擬儲存器,介紹了頁式儲存器,段式儲存器和段頁式儲存器,最後介紹了快表。

第四章講解的是指令系統,我理解就相當於水一樣,結合cpu和儲存器構成的水渠,進行流動,並對其進行控制。講解了指令的構成(第一章略微的介紹了由位址碼和操作碼構成),這裡進行了更細緻的分類,零位址指令,一位址指令和二進位制指令等。後面介紹了指令的定址方式,尋找運算元的方法和下一條指令的定址方法(這裡介紹了一種pc+1的方法到第五章講資料通路的時候我才比較清晰的理解)。最後介紹了cisc和risc(這裡關於硬佈線和微程式在第五章才講)。

第六章講解了匯流排,主要講解了系統匯流排,講解了匯流排的結構,匯流排的效能指標(這裡也是非常的容易混淆),匯流排會在多個裝置競爭中存在如何選擇的問題就和cache-主存中塊類似,如果選擇這裡也給出了方法,主要講解了集中仲裁的三種方式。最後講解了匯流排的操作和定時還有匯流排的標準。

第七章講i/o裝置,一開始我以為很簡單了全是記憶的內容,其實這裡面也是綜合的內容比較多,主要是在i/o控制那一塊,之後講解了i/o介面,講解了如何和i/o裝置如何和主機進行通訊,在這之後講解了i/o的控制方式程式查詢方式和dma方式,這裡和cpu那塊類似,非常的繞需要去理解和梳理。

408 計算機組成原理

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