計算機組成原理學習筆記(一)

2022-05-17 08:59:05 字數 3192 閱讀 8382

1.計算機的軟體分為兩大類:系統軟體和應用軟體。

2.組合語言:用符號add,sub,mul,div等分別表示加、減、乘、除等操作,並用符號表示指令或資料所在儲存空間的位址。

3.翻譯程式有兩種:一種叫編譯程式、另一種叫解釋程式。

編譯程式:將使用者編寫的高階語言程式(即源程式)的全部語句一次全部翻譯成機器語言程式,而後再執行機器語言程式。

解釋程式:翻譯一次執行一次。

4.微程式機器m0可看做是對實際機器m1的分解,即用m0的微程式解釋並執行m1的每一條機器指令。

**多級層次結構的計算機系統:

虛擬機器m4(高階語言機器)用編譯程式翻譯成組合語言程式→虛擬機器m3(組合語言機器)用匯程式設計序翻譯成機器語言程式→虛擬機器m2(作業系統機器)用機器語言解釋作業系統→傳統機器m1(機器語言機器)用微程式解釋機器指令→微程式機器m0(微指令系統)由硬體直接執行微指令)

5.計算機體系結構是指那些能夠被程式設計師所見到的計算機系統的屬性。

計算機組成是指如何實現計算機體系結構所體現的屬性。

二1.馮諾依曼計算機的特點

*計算機由運算器、儲存器、控制器和輸入裝置、輸出裝置五大部件組成。

*指令和資料以同等地位存放於儲存器內,並可按位址尋訪。

*指令和資料均用二進位製碼表示。

*指令由操作碼和位址碼組成,操作碼用來表示操作的性質,位址碼用來表示運算元所在儲存器中的位置。

*指令在儲存器內按順序存放。通常,指令是順序執行的,在特定條件下,可根據運算結果或根據設定的條件改變執行順序。

*機器以運算器為中心,輸入輸出裝置與儲存器的資料傳送通過運算器。

2.現代計算機可認為由三大部分組成:cpu、i/o裝置及主儲存器m.m。

3.alu叫做算術邏輯運算單元用來完成算術邏輯運算。cu叫做控制單元,用來結束儲存器中的指令,並發出各種操作命令來執行指令。

4.計算機的工作過程:

上機前的準備:建立數學模型、確定計算方法、編制解題程式三個步驟。

5.操作碼表示機器所執行的各種操作,位址碼表示參加運算的樹在儲存器內的位置,機器指令的操作碼和位址碼都採用0/1**的組合來表示。

三1.主儲存器

主儲存器(簡稱主存或記憶體)包括儲存體、各種邏輯部件及控制電路等。

*乙個儲存單元可儲存一串二進位制**,稱這串二進位制**為乙個儲存字,這串二進位制**的個數叫做儲存字長。

*賦予每個儲存單元乙個編號,叫做儲存單元的位址號。

主存的工作方式就是按儲存單元的位址號來實現對儲存字各位的存、取。這種訪問方式叫做按位址訪問。

為了能實現按位址訪問的方式,主存中還必須配置兩個暫存器mar和mdr。mar是儲存器位址暫存器,用來存放欲訪問的儲存單元的位址,其位數對應儲存單元的個數。mdr是儲存器資料暫存器,用來存放從儲存體某單元取出的**或者準備往某儲存單元存入的**,其位數與儲存字長相等。

2.控制器

*指令操作的取指、分析和執行三階段。

控制器由程式計數器pc,指令暫存器ir以及控制單元cu幾部分組成。pc用來存放當前欲執行指令的位址。ir用來存放當前的指令。cu用來分析當前指令所需完成的操作。

3.i/o

四計算機硬體的主要技術指標

1.機器字長:機器字長是指cpu一次能處理資料的位數。

2.儲存容量:儲存器的容量包括主存容量和輔存容量。

主存容量是指主存中存放二進位制**的總數。即:儲存容量 = 儲存單元個數 * 儲存字長。

3.運算速度。

五##計算機硬體系統由**處理器、儲存器、i/o以及連線他們的系統匯流排組成。

互連方式:分散連線、匯流排連線。

匯流排連線:總某一時刻,只允許有乙個部件向匯流排傳送資訊,而多個部件可以同時從匯流排上接受相同的資訊。

匯流排的分類(按連線部件的不同):

1.片內匯流排。

2.系統匯流排:

a.資料匯流排:雙向傳輸匯流排。其位數與機器字長、儲存字長有關,一般為8位、16位或32位。資料匯流排的條數稱為資料匯流排寬度。

c.控制匯流排:是用來發出各種控制訊號的傳輸線。對任一控制線而言,它的傳輸只能是單向的,但對於控制匯流排總體來說,又可認為是雙向的。

3.通訊匯流排:按傳輸方式分為兩種:序列通訊匯流排和並行通訊匯流排。

六匯流排特性:

1.機械特性:機械特性是指匯流排在機械連線方式上的一些效能。

2.電氣特性:是指匯流排的每一根傳輸線上訊號的傳遞方向和有效的電平範圍。

3.功能特性:是指匯流排中每根傳輸線的功能。

4.時間特性:是指匯流排中的任一根線在什麼時間內有效。

匯流排效能指標:

1.匯流排寬度:它是指資料匯流排的根數,用bit(位)表示。

2.標準傳輸率:即在匯流排上每秒能傳輸的最大位元組量,用mb/s(每秒多少兆位元組)表示。

3.匯流排服用。

5.匯流排控制方式。

6.其他指標。

匯流排標準:

1.isa匯流排:又稱at匯流排。

2.eisa匯流排。

3.vl-bus匯流排。

4.pci匯流排:它與時鐘頻率無關,自身採用33mhz匯流排時鐘,資料線為32位。pci有多級緩衝,pci匯流排上的外設與cpu可以並行工作。

*eisa和pci都具有即插即用的功能。

匯流排結構:

1.單匯流排結構:

是將cpu、主存、i/o裝置(通過i/o介面)都掛在一組匯流排上,允許i/o之間或i/o與主存之間直接交換資訊。

2.多匯流排結構:

雙匯流排結構的特點是將速度較低的i/o裝置從單匯流排上分離出來,形成主存匯流排與i/o匯流排分開的結構。

在三匯流排結構中,任意時刻只能使用一種匯流排。

七匯流排控制:主要包括判優控制(或稱仲裁邏輯)和通訊控制。

1.匯流排判優控制:

按其對匯流排有無控制功能可分為主裝置和從裝置兩種。

匯流排判優控制可分集中式和分布式兩種。

常見的集中控制有三種優先權仲裁方式:

1.鏈式查詢。

2.計數器定時查詢。

3.獨立請求方式。

匯流排通訊控制:

匯流排在完成一次傳輸週期時,可分為四個階段:

1.申請分配階段。

2.定址階段。

3.傳數階段。

4.結束階段。

匯流排通訊控制主要解決通訊雙方如何獲知傳輸開始和傳輸結束,以及通訊雙方如何協調如何配合。一般常用四種方式:同步通訊、非同步通訊、半同步通訊和分離是通訊。

同步通訊:通訊雙方由統一時標控制資料傳送稱為同步通訊。

一般用於匯流排長度較短,各部件訪問時間比較一致的場合。

非同步通訊方式可分為不互鎖、半互鎖和全互鎖三種型別。

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