計算機組成原理學習總結（用于考研複試)

隻整理了一小部分，有錯誤還請各位大哥指正！

1.計算機系統=硬體（實體實體）+軟體（程式及相關資料）

2.如何了解計算機的層次結構？

硬體、系統軟體和應用軟體。

（1）硬體系統是整個計算機系統的基礎和核心。

（2）系統軟體有作業系統，資料庫管理系統等，用于管理整個計算機系統。

（3）應用軟體是按需要編制成的各種程式。如qq微信。

上層是下層的擴充，下層是上層的基礎。

3.說明進階語言、彙編語言和機器語言的差别及其聯系。

答：機器語言是計算機硬體能夠直接識别的語言，彙編語言是機器語言的符号表示，進階語言是面向算法的語言。進階語言編寫的程式必須翻譯成彙編語言，再由彙程式設計式彙編成機器語言之後才能被執行。

4.馮·諾依曼計算機的特點是什麼（五一倆順中）

由運算器、控制器、存儲器、輸入裝置、輸出裝置五大部件組成；

指令和資料以同一形式（二進制形式）存于存儲器中；

指令由操作碼、位址碼兩大部分組成；

指令順序存放

以運算器為中心（原始馮氏機）

5. 五大部件（硬體）的作用如下：

控制器：計算機的指揮中心。

運算器：用來進行算術運算和邏輯運算。

存儲器：存放程式和資料。

輸入裝置：将人們熟悉的資訊轉換成計算機可以識别的資訊的裝置。

輸出裝置：将計算機處理的結果轉換成人們熟悉的資訊的裝置。

6. 指令和資料都存于存儲器中,計算機如何區分它們？

主要通過不同的時間段來區分指令和資料，即：取指周期取出的為指令，執行周期取出的為資料。

7.計算機的工作過程

程式和資料裝入記憶體

源程式轉換成可執行檔案

逐條執行指令

8.相關概念解釋

CPU——Central  Processing  Unit，中央處理器。

PC——Program  Counter，程式計數器，存放目前欲執行指令的位址，并可自動指向下一條指令位址。

IR——Instruction  Register，指令寄存器，存放目前正在執行的指令的寄存器。

MAR——Memory  Address  Register，存儲器位址寄存器，記憶體中用來存放欲通路存儲單元位址的寄存器；

MDR——Memory  Data  Register，存儲器資料寄存器，記憶體中用來存放讀出或即将寫入資料的寄存器；

機器字長——CPU能同時處理的二進制代碼位數；

指令字長——一條指令的二進制代碼位數；

存儲字長——一個存儲單元所存二進制代碼位數；

9.存儲器的層次結構主要展現在什麼地方？為什麼要分這些層次？計算機如何管理這些層次？

存儲器的層次結構主要展現在Cache-主存和主存-輔存這兩個存儲層次上。

Cache-主存層次主要對CPU訪存起加速作用。主存-輔存層次主要起擴容作用。從整個存儲系統來看，就達到了速度快、容量大、價位低的優化效果。

主存與CACHE之間的資訊排程功能全部由硬體自動完成。而主存與輔存層次的排程目前廣泛采用虛存技術實作。程式員可使用這個比主存實際空間大得多的虛拟位址空間程式設計，當程式運作時，再由軟、硬體結合将虛拟位址轉換為實體位址。對于程式員來說都是透明的。

10.半導體随機存儲器

有RAM和ROM

RAM（随機存儲器）：斷電易失，主要用于記憶體。

ROM（隻讀存儲器）：結構簡單；非易失性，可靠性高。

11.動态RAM和靜态RAM（RAM：斷電易失，随機存儲器，主要用于記憶體）

SRAM用觸發器存儲資訊。速度快是以用來組成高速緩沖存儲器。

DRAM用電容存儲資訊。容量大價位低功耗小是以用來組成大容量主存系統。

12.什麼叫重新整理？為什麼要重新整理？說明重新整理有幾種方法。

重新整理:對DRAM進行定期重寫的過程；

重新整理原因：因電容洩漏使得所存資訊衰減需要及時補充。

常用的重新整理方法有三種——集中式、分散式、異步式。

集中式：在規定重新整理周期内，集中一段時間進行重新整理；

分散式：在每個讀/寫周期之後插入一個重新整理周期

異步式：是集中式和分散式的折中。

13.何謂Cache的位址映像？一般有哪幾種方法？替換算法？

Cache：存放主存塊的一些副本，由SRAM組成，速度快，可以大大提高CPU通路主存的速度,

Cache的位址映像是指由主存位址映射到Cache位址的方式

主要有直接映射（主存的每一塊隻能裝入Cache中的唯一位置）、全相聯映射（可裝入Cache中的任意位置）群組相聯映射（将Cache分為若幹組，組間直接映射，組内全相聯映射）。

 Cache的替換算法：随機算法；先進先出；最近最久未使用（往左找）。

14.提高CPU訪存速度

雙端口存儲器：存儲器有左右兩個獨立端口，支援兩個獨立的CPU同時通路記憶體。

多子產品存儲器：同時從記憶體中取出n條指令。

15.虛拟存儲器

虛拟存儲器是指具有請求調入和置換功能，在邏輯上對記憶體容量加以擴存的一種存儲器系統。

頁式虛拟存儲器：将程式和記憶體進行分頁。在程序開始運作之前，裝入部分頁面，之後根據程序運作的需要，動态裝入其他頁面，當記憶體空間已滿，又需要裝入新的頁面時，根據某種算法淘汰某個頁面，以便裝進新的頁面。

段式虛拟存儲器：原理同上，隻不過将程式分段而不是分頁。

段頁式虛拟存儲器：按程式邏輯先分段，段内再分頁。

TLB(快表)：采用虛存後，需要通路記憶體的頁表，訪存的次數是以增加。為了減少訪存的次數，往往将頁表中最活躍的幾個頁表項複制到高速緩存中（CPU中的寄存器）。這種在高速緩存中的頁表項稱為快表。

16.通常情況下一條指令格式由哪兩部分組成？各部分起什麼作用？

指令格式包括操作碼和位址碼。操作碼用來指明該指令所要完成的操作。位址碼用來指出操作數的位址。

17. 指令流水線

是提升指令運作效率和速度的一種技術。

特點：把一個任務分解成幾個子任務，每一個子任務由一個專門的部件來執行，并依靠多個子部件并行工作來提高效率。

18.為什麼要設定總線判優控制？常見的集中式總線控制有幾種？各有何特點？

總線判優控制解決多個部件同時申請總線時的使用權配置設定問題；

常見的集中式總線控制有三種：鍊式查詢、計數器定時查詢、獨立請求

特點：鍊式查詢方式連線簡單，易于擴充，對電路故障最敏感；

計數器查詢方式優先級設定較靈活，連線及控制過程較複雜；

獨立請求方式判優速度最快，但硬體器件用量大，連線多，成本較高。

19.引入總線的好處

減少了連線數目，提高可靠性。便于系統擴充。便于診斷和維修。

20.CPU具有的功能：

指令控制;操作控制;時間控制;資料加工;中斷處理

21. 什麼是指令周期？具體包括哪四個周期？

指令周期是指從記憶體取出一條指令并執行該指令所需的全部 時間。

取指周期、間址周期、執行周期和中斷周期。

22.中斷向量 向量位址

一個是中斷服務程式入口位址；一個是中斷服務程式入口位址的位址。