发布时间 : 星期一 文章16版自考02318计算机组成原理重点总结提纲有（已排版）更新完毕开始阅读9dcae1100166f5335a8102d276a20029bd646300
中央处理器central processing unit CPU：是整个计算机的核心部件，主要用于指令的执行。主要包括数据通路和控制器 数据通路datapath：是指指令执行过程中数据所流经的部件，包括各类运算部件。数据运算部件也称为执行部件或功能部件。 控制器controller：用来对指令进行译码，生成相应控制信号，以控制数据通路进行特定操作。
算数逻辑部件arithmetic logic unit ALU：它用来进行基本的算术和逻辑运算，最基本的部件是加法器。
辅助存储器：简称辅存，系统运行时直接和主存交换信息的存储器，主要有磁盘存储器和固态硬盘。
总线bus：是信息传输的通路，用于在部件之间传输信息，cpu、主存和I/O模块通过总线互联。
系统软件system software：包括为有效、安全地使用和管理计算机以及为开发和运行应用软件而提供的各种软件，介于计算机硬件与应用程序之间，包括操作系统、语言处理系统、数据库管理系统和各类实用程序。
操作系统operating system OS：主要用来管理整个计算机系统的资源，包括对它进行调度、管理、监视和服务，除此之外还提供计算机用户和硬件之间的人机交互界面，并提供对应用软件的支持。
语言处理系统：主要用于提供一个高级语言编程的环境，包括源程序编辑、翻译、调试、链接、装入运行等功能。
应用软件application software：指专门为数据处理、科学计算、事务管理、多媒体处理、工程设计以及过程控制等应用所编写的各类程序。
机器语言：就是用二进制进行编码的机器指令。
汇编语言：机器语言的符号表示语言，通过简短的英文符号和二进制代码建立对应关系，以方便程序员编写和阅读机器语言。 汇编程序：也称汇编器，用来将汇编语言源程序翻译成机器语言目标程序。
解释程序：也称解释器，用来将源程序中的语句按其执行顺序逐条用子程序进行解释，并最终转换成机器指令执行。
编译程序：也称编译器，用来将高级语言程序翻译成汇编语言或机器语言目标程序。
指令集系统结构instruction set architecture ISA：简称体系结构或系统结构，是软件和硬件之间接口的一个完整定义，是对指令系统的一种规定或结构规范，具体实现的组织称为微体系结构，简称微架构，微体系结构是由逻辑电路实现的。 最终用户：指使用应用程序完成特定任务的计算机用户
系统管理员：指利用操作系统等软件提供的功能对系统进行配置、管理和维护，以建立高效合理的系统环境供计算机用户使用的操作人员。
应用程序员：指使用高级编程语言编制应用软件的程序员。 系统程序员：指设计和开发系统软件的程序员。
指令instruction ：就是用0和1表示的一串0/1序列，用来指示cpu完成特定的基本操作。 指令周期：取一条指令并执行的时间。
程序计数器PC：用来存放将要执行的下一条指令地址。 指令寄存器IR：用于存放从主存储器读出的指令。 吞吐率：也称带宽，表示在单位时间内完成的工作量。 响应时间：也称执行时间、等待时间，是指从作业提交到作业完成所用的时间。
CPU时间：指cpu用于程序执行的时间；
用户CPU时间：指真正用于运行用户程序代码的时间；
系统CPU时间：指为了执行用户程序而需要cpu运行操作系统程序的时间。
CPU的信号：用于对控制信号进行定时的同步信号，宽带为一个时钟周期
时钟频率：CPU的主频，是CPU的时钟周期的倒数。
CPI cycles per instruction：表示执行一条指令所需周期数。 MIPS million instructions per second
相对MIPS：根据公认的参考机型来定义，即相当于参考机多少倍。
MFLOPS million floating-point operations per second：表示浮点操作数的指标
数值数据：可用来表示数量的多少，可比较大小，分为整数和实数。
非数值数据：没有大小之分，不表示数量的多少，主要包括字符数据和逻辑数据。
BCD Binary coded decimal number:二进制编码的十进制数。 机器数：指数值数据在计算机内部编码表示的数。 真值：指机器数现实世界中真正的值。
溢出overflow：假如两个同号的数相加时，当相加得到的和超出可表示范围时的现象。
补码：整数的补码是其本身，负数的补码等于模与该负数绝对值之差。二进制负数补码算法（符号为1，数值部分各位取反，末位加1）
定点数：整数的小数点隐藏在数的最右边，故无需表示小数点，也称定点数
无符号整数：一个编码的所有二进制位都用来表示数值而没有符号位，通常称为无符号数。
比特bit：简称位，二进制的每一位是组成二进制的最小单位，是计算机中处理、传输和储存信息的最小单位。
字节byte：计算机内部二进制信息的计量单位，西文字符用一字节表示，汉字用两字节表示。
字长word：指cpu内部用于整数运算的数据通路的宽度（如32位、64位）
全加器：同时考虑两个加数和低位进位的一位加法器。 布斯booth乘法：是一种补码相乘算法，可以将符号位与数值位合在一起参与运算，直接得出用补码表示的乘积，且正数和负数相同对待。
指令给出操作数或操作数地址的方式
立即寻址：指在指令中直接给出操作数本身 直接寻址：指指令中给出的是操作数的有效地址
间接寻址：指指令中给出的地址码是存放操作数有效地址的存储单元地址
寄存器直接寻址：指指令中给出的是操作数所在寄存器编号，操作数在寄存器中
寄存器间接寻址：指指令中给出的地址码是寄存器编号，该寄存器中存放的是操作数有效地址
变址寻址：指令中的地址码给出一个基准地址，而数组元素相对于基准地址的偏移量在指令中明显或隐含地由变址寄存器给出。
前变址：先变址后间址。 后变址：先间址后变址。
相对寻址：指指令中地址码字段给出一个偏移量，基准地址隐含由PC给出。
基址寻址：指令中的地址码字段给出一个偏移量，基准地址可以明显或隐含地由基址寄存器给出
偏移寻址：将某个寄存器的内容与一个形式地址相加来生成操作数的有效地址，包括变址寻址、基址寻址、相对寻址。 程序状态字 PSW program status word
汇编：从汇编表示转换为机器代码的过程 反汇编：从机器代码转换为汇编表示的过程
异常控制：也称中断机制，程序正常执行被打断时的处理机制。 硬故障中断：是由硬连线路出现异常而引起的，如电源掉电、校验线路错等。
程序性异常：是由CPU执行某条指令而引起的，发生在CPU内部的异常事件，如除数为零、溢出、断点、单步跟踪、寻址错，访问超时、非法操作码、桟溢出等。
机器周期：是一个指令周期可分为取指令读、读操作数、执行并写结果等多个基本工作周期，这些基本工作周期就称为机器周期。
流水段寄存器：保存流水段中得到信息的寄存器。
流水线冒险：指指令序列在流水线中执行时，遇到的一些情况，使流水线无法正确按时执行后续指令，从而引起流水线阻塞或停顿。
结构冒险：也称为硬件资源冲突，原因在于同一部件同时被不同指令所用，也就是说它是由硬件资源竞争造成的。
数据冒险：也称为数据相关，原因在于，后面指令需要读取前面指令的运行结果时，前面指令的结果还没有写入寄存器中。 控制冒险：由于发生了指令执行顺序改变而引起的流水线阻塞。 延迟损失时间片c：指流水线阻塞而带来的延迟执行周期数。 分支冒险：由于分支指令而引起的控制冒险。
内部异常：CPU内部执行指令时发生的意外时间。
外部中断：是CPU外部的l/O设备向CPU发出的中断请求。 故障：是在引起故障的指令被启动后但未执行结束时CPU检测到的一类与指令执行相关的意外事件。
陷阱：也称为自陷或陷入，与故障或其他异常事件不同，是预先安排的一种异常事件，就像预先设定的陷阱一样，当执行到指令陷阱时，CPU就调出特定的程序进行相应的处理，处理结束后，返回到陷阱指令的下一条指令执行。
终止：如果在执行指令的过程中发生了严重错误。只好调用adort例程，以中止发生问题的进程，在有些严重的情况下，甚至要重启系统。
异常和中断的响应：CPU从检测到异常事件或中断请求信号，到调出相应的异常或中断处理程序开始执行的过程。 半导体存储器：用半导体器件构成的存储器，磁表面存储器：磁性材料存储器。
随机存取存储器RAM：特点是按地址访问存储单元。 顺序存储器SAM：信息按顺序存放和读出，其存取时间取决于信息存放位置，以记录块为单位编制。
直接存取存储器DAM：存取方式兼有随机访问和顺序访问的特点，可直接选取所需信息所在区域，然后按顺序方式存取磁盘存储器就是如此。
按内容访问存储器：只要知道访问信息的内容特征，按内容检索到存储位置，并进行读写。
存储容量：指它能存放二进制位数或字数。 存取时间：一般用读出时间以及写入时间来描述。
存储周期：是指存储器进行一次读写操作所需要的全部时间，也就是存储器进行连续读写操作数允许的最短间隔时间。 flash存储器：也称闪存，是高密度非易失性读写存储器，兼有RAM和ROM的优点，功耗低集成度高不需后备电源。 时间局部性：是指被访问的某个储存单元在较短的时间间隔内很可能又被访问。
空间局限性：是指被访问的某个储存单元的邻近单元在一个较短的时间间隔内很可能也被访问。
直接映射：每个主存块映射到cache的固定行中。 全相联映射：每个主存块映射到cache的任一行中。
组相联映射：每个主存块映射到cache的固定组的任一行中。 程序：是代码和数据的集合，程序的代码是一个机器指令序列，是一种静态的概念。
进程：是程序一次运行的过程，是一种动态的概念。 输入输出设备：又称外围设备或外部设备简称外设，是计算机系统与人或其他机器之间进行信息交换的装置。
鼠标器：是一种相对定位设备，能方便的控制屏幕上的光标移动到指定的位置，并通过按键完成各种操作。 行频：水平扫描周期的倒数。 帧频：垂直扫描周期的倒数。
磁道：是在磁层运动方向上被磁头扫过的轨迹 道密度：沿磁道分布方向上单位长度内的磁道数目 位密度：单位长度内存放二进制信息的数目
未格式化容量：是指按照道密度和位密度计算出来的容量，它包括头空、id域、CRC码等信息
分散连接：个个部件之间通过单独的连线互联 总线连接：将多个部件连接到一组公共信息传输线上 DMA:直接存储器存取
DMA控制：专门用来控制总线进行DMA传送的接口硬件 易失性存储器 操作码
第一章 概述
储存程序方式的基本思想：
必须将事先编好的程序和原始数据送入主存后才能执行程序，一旦程序被启动执行，计算机能在不需要操作人员干预下自动完成逐条指令取出和任务执行。
冯.诺依曼结构计算机的基本思想： 1、采用存储程序工作方式
2、计算机由运算器、控制器、存储器、输入输出五个基本部件组成
3、存储器存放数据、指令，形式上没有区别，但计算机应该能区别；控制器能自动执行指令；运算器能进行加减乘除以及逻辑运算；操作人员可以通过输入输出设备使用计算机。 4、计算机内部以二进制形式表示指令和数据
现代计算机的基本组成：
1、中央处理器：数据通路（含各类运算部件（ ALU）） 控制器
2、存储器：内存（主存储器、高速缓冲存储器cache） 外存（辅助存储器、海量后备存储器） 3、外部设备 4、总线
计算机软件发展的三个阶段：
1、1946-1956机器代码程序出现到实用高级语言出现，尚未出现软件一词
2、1956-1968高级程序设计语言到软件工程概念出现 3、软件工程出现至今。
按照在计算机上完成任务的不同分类用户：
最终用户、系统管理员、应用程序员、系统程序员
源程序到可执行文件转换过程：
1、预处理阶段：cpp对源程序中以字符#开头的命令进行处理，输核对校验位；只能发现奇数位出错，不能确定出错位置，不具有纠错能力，开销较小，常用在储存器读写检查或按字节传输过程中数据校验）
2、海明校验（就是多重奇偶校验，将数据分成若干组，对每
浮点数的加减运算：
1、对阶；小阶向大阶看齐，阶小的尾数右移。
2、尾数加减；注意还原隐藏位，尾数右移保留的附加位也要通用寄存器指令系统占主导地位原因：
通用寄存器与处理器集成在一起，可缩短延迟；寄存器位于存储结构顶端，速度快且容易使用。
2、按指令复杂程度；
例如嵌入#include后面的.h文件
2、编译阶段：cc1对预处理后的源程序进行编译，生成汇编语言源程序文件.s
3、汇编阶段：as对汇编源程序进行汇编，生成一个可重定位目标文件.o
4、链接阶段：ld将多个可重定位目标文件和标准库函数目标模块合并成为一个可执行目标文件，简称可执行文件。 计算机性能评估的方法：
1、cpu执行时间进行性能评估 2、用执行速度进行性能评估 3、用基准程序进行性能评估 第二章 数据的表示与概述
信息用二进制数字表示的原因：
1、二进制只有两个基本状态，而使用有两个稳定状态的物理器件可以容易地表示二进制的每一位。
2、二进制的编码、计算和运算规则都很简单，可以用开关电路实现，简单易行。
3、两个符号1、0正好对应逻辑命题的真、假，为计算机实现逻辑运算和程序中的逻辑判断提供了便利条件。 表示一个数值数据的三要素：
进位计数制、定/浮点表示和编码规则。
定点数编码表示方法：原码、补码、反码、移码。
原码表示法的优缺点：
1、优点：与真值的对应关系直观、方便，与真值转换方便。 2、缺点：零的表示不唯一，加减运算规则复杂。 补码0唯一的好处：
1、减少了+0 -0之间的转换 2、少占用一个编码表示
反码表示法的不足：
0表示不唯一，表数范围比补码少一位，运算时必须考虑循环进位（在计算机中很少使用，用作数码变换中间的表现形式） 补码表示带符号整数的优点： 1、0表示唯一
2、模运算系统，可用加法实现减法，符号位可以与数值为一起参加运算。
3、比原码、反码多表示一个最小负数。
4、与反码相比，不需要通过循环进位来调整结果。
IEEE数的分类：（注：阶码偏置，全0表示并不是实际阶为0）1.全0阶全0尾，±0
2.全0阶非0尾，非规格化数 3.全1阶全0尾，±∞
4.全1阶非0尾，没有定义的数 5.阶非全0/1，规格化数
整数的表示方法：
二进制表示（无符号整数、带符号整数） 二进制的十进制编码（BCD码）
数据在连续存储单元的排列顺序：
大端方式将数据的最高有效字节MSB存放在最小地址单元中，数据地址是MSB地址； 小端方式相反
数码校验措施：
1、奇偶校验（当数据有奇数个1，校验位取0，否则取1，传
组进行相应奇偶检测，以提供多位校验信息，从而可对错误信息进行定位、纠正）
3、循环冗余校验CRC码（将数据左移k位后，用k+1位数相除，相除后得到的k位余数就是校验位，发现出错后要求重发即可）
溢出的判断：
1、符号位产生的进位与最高数值位向符号位的进位不同，则产生溢出
2、两个加数（包括负数）的符号位相同，但与和的符号位不同，则产生溢出
计算机中无符号数相乘主要思想：
1、每将乘数的一位乘以被乘数之后，将结果与前面所得结果累加，得到部分积。
2、求得单次结果后，将部分积右移一位，再相加（区别于手算的左移）。
3、对乘数中为1的执行加法与右移运算，对0只执行右移 相乘算法迭代实现：
进位 部分积P 被乘数 说明 ***** ***** P初始0 +0/乘数 判断y最低位 =P P/Y右移得P1/Y1 P1 Y1 步骤循环 1、判断最低位 2、最低位为1，部分积与被乘数相加，为0，什么不做 3、右移一位，产生本次部分积。
补码计算，布斯Booth乘法规则： 1、乘数最低位增加一位辅助位0
2、若最低两位为00 11，直接右移，若为01加[被乘数]补，10加[-被乘数]补
定点除法的判断操作：
1.被除数0，除数不为0，则商为零，余数为被除数，不再继续执行
2.除数不为0，被除数为0，对整数发生除零异常，对浮点数结果无穷大。
3.除数为0，被除数为0，对整数发生除零异常，对浮点数产生一个不发信号的NaN
计算机中无符号除法运算步骤与算法要点： 1、操作数预置；确认不为零后置于存储器中
2、做减法试商；结果为正，上商为1，结果为负，上商为0 3、上商为0时恢复余数
4、中间余数左移，以便继续试商。 定点除法运算：
1符号位/余数 R 扩展余数/商 Q 说明 * **** **** * R0=X + [-y]补 R1=R0-Y,即+[-y]补 =R1 **** Q R1＜0，Q为0，R1＞0,为1 R1＜0：恢复余数即+y,后 Q/R同时左移 R1＞1：Q/R同时左移 参加运算
3、尾数规格化；IEEE标准±1.bb…b
4、尾数的舍入处理；754规定至少两位（保护位、舍入位），额外位（粘位） 5、溢出判断； 第三章 指令系统
指令必须包含的信息：（明显或隐含） 1、操作码
2、源操作数或地址 3、结果的地址
4、下条指令地址（通常隐含在PC中）
指令根据地址个数分类：
1、三地址；双目运算和结果地址
2、二地址；存放双目运算操作数，一个地址作为结果地址 3、单地址；取反、负指令，操作地址也是结果地址 4、零地址指令；空操作指令、停机等
指令设计原则：
1、指令尽量短，考虑容量
2、有足够操作码数，考虑向后兼容 3、操作码解释唯一
4、指令长度应是字节的整倍数，便于读取、计算。 5、合理选择地址字段的个数，空间与时间的权衡 6、指令应尽量规整，简化硬件实现
指令涉及的操作数类型：
指针或地址、数值数据、字符与字符串、逻辑数据
指令的寻址方式：
立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器直接寻址、寄存器间接寻址、偏移寻址（变址寻址、相对寻址、基址寻址） 指令操作类型：
1、算术和逻辑运算指令
2、移位指令（算术移位、逻辑移位、循环移位、半字交换） 3、传送指令（MOV寄存器间、LOAD读取到寄存器、STORE写到内存单元）
4、串指令（字符串进行操作的指令）
5、顺序控制指令（有条件转移BRANCH、无条件转移JMP、跳步SKIP、调用CALL、返回RET）
6、cpu控制指令；也称特权指令、管态指令，有停机、开中断、关中断、系统模式切换 7、输入输出指令
调用指令和转移指令的区别：
调用指令也称转子指令，执行调用指令时必须保存下条指令的地址，调用过程解释时根据返回地址返回调用过程。而转移指令则不返回执行。
指令系统分类：
1、按操作数位置指定风格；
累加器型指令系统（一个数隐含在累加器中，执行结果也总是送到累加器中，在早期使用）
桟型指令系统（零或一地址指令，不灵活，通用计算机少使用）通用寄存器型指令系统（使用通用寄存器而不是累加器存放运算过程中所用的临时数据）
load/store型指令系统（也是一种通用寄存器指令系统，特点是只有取数和存数指令才可以访存）
CISC复杂指令集计算机 complex instruction set computer RISC精简指令集计算机 reduced instruction set computer CISC指令系统设计特点：
1、指令系统复杂；指令多、寻址方式多、指令格式多 2、指令周期长； 3、指令周期差距大 4、采用微程序控制 5、难以进行编译优化
RISC指令系统设计特点：少、齐、短、硬 1、指令数目少；只用高频的简单指令
2、指令格式规整；寻址方式少、指令格式少、指令长度一致 3、采用L/S型指令设计
4、采用流水线方式执行指令、指令周期短 5、采用大量通用寄存器 6、采用硬连线控制器 7、采用优化的编译系统
传统CISC架构Intel处于处理器市场领头者原因： 1、软件的向后兼容性
2、RISC日趋复杂，而CISC由于采用了部分RISC技术，既保证了兼容，又提升了效率，虽然没有纯RISC快
注;随着个人移动设备和嵌入式系统的发展，ARM处理器等应用RISC技术产品有了新的机遇
MIPS:无内部互锁流水级的微处理器Microprocessor without interlocked piped stages
MIPS指令类型：
R-型指令；OP（6） rs（5） rt（5） rd（5） shamt（5） funct（6）。操作数和结果都放在寄存器中，操作码为
000000，所移位数由shamt决定，类型由funct决定，寻址方式只有寄存器直接寻址，rs是结果寄存器
I-型指令；OP rs rt 立即数。是立即数指令，运算类指令助记以i结尾
J-型指令；OP 直接地址。主要是无条件跳转指令，寻址方式是变通的直接寻址。
MIPS处理器：
1、提供了32个32位通用寄存器，因此寄存器编号占5位 2、提供32个32位单精度浮点寄存器，可配对成16个64位寄存器
3、提供两个乘商寄存器Hi和Lo 4、用pc指出下条指令地址
5、存储器按字节编址，存储器操作数可访问的地址空间数是2^32字节
6、采用大端方式存放数据 第四章 中央处理器
CPU执行指令的过程： 1、取指令；PC-IR 2、对指令译码；ID
3、计算源操作数地址并取操作数； 4、数据操作
5、目的操作数地址计算并存结果 6、指令地址计算并将其送PC
数据通路的基本结构：
1、组合逻辑元件（多路选择器、加法器、算术逻辑部件、移
码器）
2、时序逻辑元件
早期计算机定时方式：
1、机器周期；一给指令周期可分为取指令、读操作数等多个机器周期（现代不再使用）
2、节拍；每个动作在节拍内完成（现代时钟周期就是一个节拍，cpu主频就是时钟信号频率）
3、脉冲；节拍内设置一个或多个工作脉冲
数据通路的结构： 1、分散方式连接
2、总线方式连接；单、双、三总线，一个时钟周期传送数据个数
3、单周期数据通路；所有指令的周期都为一个时钟的数据通路；以最复杂指令周期为准，效率低 4、流水线方式连接
MIPS指令流水线：
最复杂需要5个阶段完成操作，因此常用5段流水线实现。 取址
译码、取数 执行 访存 写回
适合流水线的指令集特征： 1、指令长度应尽量一致
2、指令格式应尽量规整，保证源寄存器的位置相同 3、采用load/store型指令风格
4、数据和指令在存储器中要对齐存放
控制器实现方式：
1、硬连线控制器；将指令执行过程中每个时钟周期所包含的控制信号取值看成一个状态，每来一个时钟，控制信号会有一组新的取值。
2、微程序控制器；仿造程序设计方法，将每条指令的执行过程用一个微程序来表示
流水线冒险（阻塞）分类：
1、结构冒险，也称硬件资源冲突；避免措施：特定条件下一个部件每条指令只能使用一次，设置多个独立的部件（现代计算机一级cache的数据cache与代码cache分开设置） 2、数据冒险，也称数据相关，后面指令需用到前面运算结果引发；避免措施：数据相关的指令间增加空操作nop指令，采用数据转发技术（旁路传送，不经寄存器），在load指令后增加nop或插入气泡，对通用寄存器读写操作进行特殊处理（半写半读）
3、控制冒险，改变指令执行顺序引发
增加指令并行的策略：
1、超流水线技术；增加流水线级数
2、多发射流水线技术；同时启用多条指令独立运行 Intel内部异常分类： 故障；陷阱；终止 Intel外部中断分类： 可屏蔽中断； 不可屏蔽中断
CPU对异常、中断的响应步骤：
1、保护断点和程序状态；放在专用的程序状态字寄存器PSWR 2、关中断；一种禁止在处理异常或中断时再响应新异常的机制
3、识别异常和中断并转相应处理程序执行
第五章 存储器层次结构
存储器分类：
1、按存储原件（半导体存储器、磁表面存储器、光盘存储器） 2、按存取方式（随机存取存储器RAM、顺序存取存储器SAM、直接存取存储器DAM、按内容访问存储器或相联存储器） 3、按信息可更改性（读写存储器、只读存储器ROM）
4、按断点后信息的可保存性（非易失性存储器、易失性存储器）
5、只读存储器工艺（掩膜只读存储器MROM、可编只读存储器PROM、可擦可编只读存储器EPROM、电擦电改只读存储器EEPROM）
存储器的性能指标：
存储器容量；用总价或每单位价表示 存取时间；接到命令至信息传输时间
存储周期；存取时间加上下一次存取开始前所要求时间 存储器带宽B；稳定传输时的速率
半导体随机存取存储器分为：
静态static RAM；用MOS管多，占硅面大，功耗大，集成度低；但无需刷新、读后再生；读写速度快，适合做高速小容量的半导体存储器。
动态dynamic RAM；用MOS管少，占硅面小，功耗小，集成度高；必须定时刷新、读后再生；读写速度相对较慢 半导体RAM芯片组成： 1、存储体
2、地址译码器 3、驱动器
4、I/O控制电路 5、读、写控制信号 存储器芯片扩展：
位扩展、字扩展、同时扩展
多模块存储器的编址方式：
连续编址；模块间不能并行访问，不能提高存储速度 交叉编址；轮流启动、同时启动 Cache行和主存块之间的映射： 1、直接映射 2、全相联映射 3、组相联映射
Cache的替换算法：
1、先进先出算法FIFO；算法实现简单，但不能反映程序访问的局部性
2、最近最少用算法LRU；算法实现复杂，比较正确反应访问局部性
3、最不经常用算法LFU；与LRU类似，不完全相同 4、随机替换算法
解决cache与主存一致性的问题：
1、全写法；写命中，同时写cache跟主存，不命中则采用写分配法（更新主存，分配新cache，装入）或非写分配法（仅更新主存）
2、回写法；写命中，信息只写入cache。不命中，分配新cache，更新cache。当行被替换时将内容一次性写回主存。 请求分页思想：每次访问仅将当前需要的页面调入主存，将不活跃的页面放在磁盘上，访存缺页时，从磁盘调入。 虚拟内存的好处：
1、每个进程具有一致的虚拟地址空间，从而简化存储管理 2、把主存看成是磁盘存储器的缓存，有效利用主存空间 3、进程的虚拟地址是私有的，保护各自进程不被其他进程破坏
虚拟存储器类型：
1、分页式；主存和虚拟地址空间分成大小相等的页面，以页
面为单位交换信息
2、分段式；根据程序模块化的性质，按程序的逻辑结构分成多个相对独立的部分
3、段页式；按程序模块分段，段内再分页；兼有页式、段式优点，但需多次查表 第六章 互联及输入输出组织
磁表面存储器的性能指标： 1、记录密度；道密度、位密度 2、存储容量
3、平均存储时间；磁头定位时间、数据传输时间 4、数据传输速率 磁盘存储器分类： 软盘；被U盘替代 硬盘；
硬盘驱动器的操作： 寻道、旋转等待、读写
廉价磁盘冗余阵列技术RAID:方案分为8级，派生10级、30级、50级
1、由一组物理磁盘驱动器组成，在操作系统下被视为单个逻辑驱动器
2、数据分布在一组磁盘上，可以连续分布也可交叉分布 3、冗余磁盘用于存储校验信息，保证损坏恢复 总线组成：数据线、地址线、控制线 总线性能指标：
总线宽度；数据线条数 总线工作频率；时钟频率 总线带宽；条×频率÷时间 总线的寻址能力；
总线的定时方式；同步、异步、半同步通信 总线的突发传送
总线的负载能力；挂接设备数目
I/O接口的职能：
1、数据缓冲；引入数据缓冲寄存器 2、错误或状态检测；提供状态寄存器 3、控制和定时；
4、数据格式转换；提供数据格式转换部件
I/O数据传送方式：
1、程序直接控制（无条件传送或称同步传送方式，处理器访问，不宜用于高速设备；条件传送或称异步传送方式（定时查询、独占查询）） 2、中断控制
3、直接存储器存取DMA控制；cpu停止法、周期挪用法、交替分时访问法
中断跟异常的区别：
1、中断相对于指令的执行是异步的
2、异常是由cpu自身发现和识别的，不必经过外部某个信号通知cpu
中断系统的基本职能：
1、及时记录各种中断请求信号 2、自动响应中断请求 3、自动判优
4、保护被中断程序的断点和现场 5、中断屏蔽
十进制小数转换二进制：乘基取整 IEEE754浮点数：
1.规格：1-8-23 1-11-52
2.规定隐藏位，隐藏的位置在小数点前，即： 3.尾数M = 1 + f
4.阶码偏置，即：直阶=754表示阶-127
补码运算：
[x+y]补 = [x]补 + [y]补
[x-y]补 = [x]补 + [-y]补 (负数的补码符号取1，反码加1) 原码乘法：
无符号，直接迭代
有符号，Booth补码相乘算法 原码除法：同时化补码，做加减 恢复余数法，
加减交替法；正，1，减；负，0，加 数据通路过程：括号是寻址方式 时钟 1 2 3 1 2 3 4 5
R1 out ，MAR in MemR R0 out ，A in MDR out ，Add AC out ，MDR in Mem W MAR?(R1) MDR?M(MAR) A?(R0) AC?A+(MDR) MDR?(AC) M(MDR)?MDR 控制信号 PC out ，MAR in Men R PC+1 MDR out ，IR in 功能 MAR?(PC) MDR?M(MAR) PC?PC+1 IR?(MDR)