计算机系统组成原理知识点

• 冯·诺依曼计算机模型：

  • 计算机由运算器、存储器、控制器和输入/输出五个部件组成
  • 存储程序原理：数据与指令以同等地位存放在同意存储器中；
  • 程序流控制：下条指令地址由当前地址产生，程序执行循环进行。

• 组相联块表中有一位有效位不要忘记。

• 指令格式中，霍夫曼编码方式操作码的平均码长最短；定长编码方式的指令格式最规整；顺序型、转移型指令格式中，转移型指令格式用显式方式表示下条指令地址；机器指令字长为存储器单元长度的整数倍。

• 指令对应的操作数可存放在存储器、寄存器、I/O接口这3种按地址访问的部件中。操作数的地址为连续存储单元中的最小单元地址来表示，且最低位为0。
• CPU功能
  
  • 指令控制：指令执行过程+循环
  • 操作控制：指令控制以及指令约定功能的控制信号产生
  • 时间控制：操作控制的信号时序实现
  • 数据加工：算数和逻辑运算
  • 中断处理
• 时序信号的控制方式：
  
  • 同步控制方式：统一的时钟信号。
  • 异步控制方式：握手协议。
  • 联合控制方式：延长信号。
• 总线操作：
  
  • 总线请求与仲裁阶段
  • 寻址阶段
  • 数据传送阶段
  • 结束阶段
• 总线仲裁方式：
  
  1. 集中式裁决
     
     • 链式查询方式：BG线(总线允许线)。线少，优先级与设备位置有关，故障敏感
     • 计数器定时查询方式：设备线。循环优先级。
     • 独立请求方式：中心裁决器+每个设备两根线(BR,BG)。可编程的优先级。不需要中心设备。
  2. 分布式裁决
     
     • 自举分布式裁决：多根请求线。由请求线的连接方式决定优先级。
• 向量中断(硬件判优方法)
  
  • 中断向量：PC+PSW
  • 靠硬件实现中断源的识别。
  • 为实现单重中断，CPU中设置中断允许的标志位
  • 为实现多重中断，CPU中设置开/关中断指令
• CPU机器字长=ALU一次能运算的位数=寄存器长度
• 冯 ·诺依曼模型计算机中，CPU区分从存储器中取回的是指令还是数据的依据是 指令周期的不同阶段
• 存储器性能指标
  
  • 访问时间$T_A$=一次读出时间或写入时间
  • 存取周期$T_M$=一次读写的开始到下一次读写的开始=一次读出时间或写入世纪加后续处理
• 除了立即寻址，其他方式的操作数都在主存
• 中断源的识别方法：
  
  • 软件轮询方法——查询顺序决定中断优先级
  • 硬件判优方法（向量中断）
  • 链式中断查询
  • 多线独立请求中断
• CPU内的周期
  
  • 指令周期：一条指令的完整执行周期=取指周期+执行周期
  • 机器周期：一个指令周期中相对独立的阶段周期。“取值周期”中的周期是指机器周期。
  • 节拍周期：一个机器周期分为的若干个电位周期。即时钟周期。即CPU主频。
• 采用统一编址的I/O编址方式时，存储单元与I/O设备是靠不同的地址码来区分的。访存指令和输入输出指令相同
• 只有数据总线的传递方向是双向的
• 主存容量与CACHE命中率无关