《计算机系统》知识点资料整理总结

《计算机系统》学问点资料整理总结一、计算机系统由“硬件”和“软件“两大局部组成。二、 “硬件”，是指计算机的实体局部,它由看得见摸得着的各种电子元器件,各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外部设备等。三、 “软件”它看不见摸不着,由人们事先编制的具有各类特别功能的程序组成。通常把这些程序寄寓于各类媒体(如RAM、ROM、磁带、磁盘、光盘,甚至纸带等),它们通常存放在计算机的主存或辅存内。计算机的软件通常又可以分为两大类:系统软件和应用软件。系统软件又称为系统程序，主要用来治理整个计算机系统,监视效劳,使系统资源得到合理调度，高效运行应用软件又称为应用程序，它是用户依据任务需要所编制的各种程序如科学计算程序数据处理程序过程把握程序、事务治理程序等。四、冯.诺依曼计算机的特点，它的特点可归结如下:六、●指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。七、●指令和数据均用二进制数表示。八、●指令由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。九、●指令在存储器内按挨次存放。通常.指令是挨次执行的在特定条件下,可依据运算结果或依据设定的条件转变执行挨次。1.1、如何理解计算机组成和计算机体系构造？答：计算机组成是指如何实现计算机体系构造所表达的属性,它包含了很多对程序员来说是透亮的硬件细节。指令系统表达了机器的属性,这是属于计算机构造的问题。但指令的实现,即如何取指令、分析指令、取操作数、运算、送结果等,这些都属于计算机组成问题。计算机体系构造是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的构造与功能特性。计算机系统的属性通常是指用机器语言编程的程序员(也包括汇编语言程序设计者和汇编程序设计者)所看到的传统机器的属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O主机:是计算机硬件的主体局部，由CPU和主存储器MM合成为主机。CPU:中心处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和把握器组成:一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和把握器外还集成了主机:是计算机硬件的主体局部，由CPU和主存储器MM合成为主机。CPU:中心处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和把握器组成:一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和把握器外还集成了CACHE)。(早期的运算器和把握器不在同主存，计算机中存放正在运行的程序和数据的存储器，为计算机的主要工作存储器，可随机存取:由存储体、各种规律部件及把握电路组成。存储单元:可存放一个机器字并具有特定存储地址的存储单位。存储元是存储器中最小存储单元，它的作用是用来存放一位二进制代码0或1。任何具有两个稳定状态(双稳态)的物理器件都可以来做存储元。存储元件:存储一位二进制信息的物理元件，是存储器中最小的存储单位，又叫存储基元或存储元，不能单独存取。存储字:一个存储单元所存二进制代码的规律单位。存储字长:一个存储单元所存二进制代码的位数。存储字长:一个存储单元所存二进制代码的位数。存储容量:存储器中可存二进制代码的总量;(通常主、辅存容量分开描述)。机器字长:指CPU一次能处理的二进制数据的位数，通常与CPU的存放器位数有关。指令字长:一条指令的二进制代码位数。、解释英文代号：CPU、PC、IR、CU、ALU、ACC、MQ、X、MAR、MDR、I/O、MIPS、CPI、FLOPS。CPU:中心处理机(器)，是计算机硬件的核心部件，主要由运算器和把握器组成。PC:程序计数器，其功能是存放当前欲执行指令的地址，并可自动计数形成下一条指令地址。IR:指令存放器，其功能是存放当前正在执行的指令。CU:把握单元(部件),为把握器的核心部件，其功能是产生微操作命令序列。ALU:算术规律运算单元，为运算器的核心部件，其功能是进展算术、规律运算。MQ：乘商存放器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的存放器。x:此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数存放器，即运算器中工作存放器之MQ：乘商存放器，乘法运算时存放乘数、除法时存放商的存放器。x:此字母没有专指的缩写含义，可以用作任一部件名，在此表示操作数存放器，即运算器中工作存放器之一，用来存放操作数;MAR:存储器地址存放器，在主存中用来存放欲访问的存储单元的地址。MDR:存储器数据缓冲存放器，在主存中用来存放从某单元读出、或要写入某存储单元的数据。CPI：即执行一条指令所需的时钟周期〔机器主频的倒数〕FLOPS：浮点运算次数每秒I/0:输入/输出设备，为输，入设备和输出设备的总称，用于计算机内部和外界信息的转换与传送。CPI：即执行一条指令所需的时钟周期〔机器主频的倒数〕FLOPS：浮点运算次数每秒、指令和数据都存储于存储器中，计算机如何区分它们？答：2〔或取指微程序〕取出的为指令，在执行指令阶段〔或相应微程序〕取出的即为数据。PC地址的取出的是操作数。、什么是指令?什么是程序？答：计算机从事某一特别运算的代码。我们常常用的windows上的指令就是运行里面的一些命令如:数据传送指令、算术运算指令、位运算指令、程序流程把握指令、串操作指令、处理器把握指令。程序是为实现特定目标或解决特定问题而用计算机语言编写的命令序列的集合。计算机系统的五大部件之间的互联方式有两种：一种是各部件之间使用单独的连接，叫分散连接；一种是将各部件连到一组公共信息传输线上，称为总线连接。总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。总线特性包括以下几项。机械特性：是指总线在机械连接方式上的一此性能，如插头与插座使用的标准,它们的几何寸、外形、引脚的个数以及排列的挨次，接头处的牢靠接触等。电气特性CPU发出的信号称CPU〔3〕功能特性：指总线中每根传输线功能;系.总线通信把握①申请安排阶段:由需要使用总线的主模块(或主设备)提出申请,经总线仲裁机构打算下一传输周期的总线使用权授于某一申请者。②寻址阶段:次传输的从模块。③传数阶段:主模块和从模块进展数据交换，数据由源模块发出，经数据总线流人目的模块。④完毕阶段:主模块的有关信息均从系统总线上撤除让出总线使用权。一、波特率是指：单位时间内传送二进制数据的位数，单位用bps〔位/秒〕表示，记作波特。在异步串行传输系统中,假设每秒传输12017111+7+1+1=10故波特率为(1+7+1+1)*120=1200bps=1200二、比特率来衡量异步串行通信的数据传输速率，即单位时间内传送二进制有效数据的位数，单位用bps〔位/秒〕表示，3.3、解释概念:总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备〔或主模块〕、总线的从设备〔或从模块〕、总线的传输周期、总线的通信把握。答：总线宽度:通常指数据总线的根数;总线带宽:总线的数据传输率，指单位时间内总线，上传输数据的位数;总线复用:指同-条信号线可以分时传输不同的信号。总线的主设备(主模块):指一次总线传输期间，拥有总线把握权的设备(模块);总线的从设备(从模块):指一次总线传输期间，协作主设备完成数据传输的设备(模块),它只能被动承受主设备发来的命令;总线的传输周期:指总线完成一次完整而牢靠的传输所需时间;总线的通信把握:指总线传送过程中双方的时间协作方式。3.5、在异步串行传送系统中，字符格式为：1个起始位、8个数据位、1个校验位、2个终止位。假设要求120解:一帧包含:1+8+1+2=12故波特率为:(1+8+1+2)*120=1440bps比特率为:8*120=960bps4.1缓存一主存层次主要解决CPUCPU近期要用的信息调人缓存,CPU主存一辅存CPU直接CPU十、主存的技术指标1、存储容量：指主存能够存放二进制代码的总位数。2、存储速度：是有存储时间和存取周期来表示的。3、存储器带宽：表示单位时间内存储器存取的信息量，单位可用字/秒或字节/秒或位/秒表示。位扩展字扩展 字、位扩展4.1、一个容量为16K*32位的存储器，其地址线和数据线的总和是多少？中选用以下不同规格的存储芯片时，各需要多少片？1K*42K*84K*416K*14K*88K*81K*4:(16K*32)/(1K*4)=16*8=1282K*8:(16K*32)/(2K*8)=8*4=32片4K*4:(16K*32)/(4K*4)=4*8=32片16K*1:(16K*32)/(16K*1)=1*32=324K*8:(16K*32)/(4K*8)=4*4=168K*8:(16K*32)/(8K*8)=2*4=84.3、设主存容量为1MB，承受直接映射方式的Cache容量为16KB，快长为4，每字32位。试问主存地址ABCDEHCacheCacheCache(10位)字块内地址(4位)Cache16KB=21B,地址共格式为1416KB/(4*32/8B)=2104*32/8=16B-2Cache(10位)字块内地址(4位)(6(10(41MB=22B201MB/(4*32/8B)-216(6(10(4主存地址为ABCDEH=1010101111001101 1110B主存字块标记为101010,Cache字块地址为11 11001101，字块内地址为1110，Cache10101011104214Cache1111001101 1110=3CDEH5.1I/O二、I/OCPU三、I/O接口功能 选址功能传送命令功能反映I/O设备工作状态的功能四、I/O①按数据传送方式分类,有并行接口和串行接口两类。②按功能选择的灵敏性分类,有可编程接口和不行编程接口两种。③按通用性分类有通用接口和专用接口。④按数据传送的把握方式分类，有程序型接口和DMA型接口。五、中断的概念六、程序中断方式的接口电路1、中断恳求触发器和中断屏蔽触发器2、排队器3、中断向量地址形成部件〔设备编码器〕、程序中断方式接口电路的根本组成七、DMA1、DMA〕、DMACPU2、DMACPUDMACPUDMADMACPUE争。DMA④确定数据传送的始地址和数据长度，修正数据传送过程中的数据地址和数据长度。3、DMA主存地址存放器〔AR〕、字计数器〔WC〕、数据缓冲存放器〔BR〕、DMA把握规律、中断机构、设备地址存放器〔DAR〕4、DMA接口类型DMADMA5、DMA预处理、数据传送、后处理5.1、I/O设备与主机交换信息时，共有哪几种把握方式？简述它们的特点。CPUCPU率低。程序中断方式:外设备预备就绪后中断方式猪肚通知CPU,CPUI/O行程序的执行，转为I/O设备效劳科明显提高CPU的利用率，在确定程度上实现了主机和I/O设备的并行工作，但硬件构造负载，效劳开销时间大DMA1/ODMACPUCPUCPUDMA5.4、在什么条件和什么时间，CPUI/O解:1(EINT=1),且至少有一个中断恳求被查到，则在一条指令执行完时，响应中断。AP613.1P1524.29通常，计算机更换代以什么为依据？分，划分为:电子管，晶体管，集成电路和大规模超大规模集成电路等相四代在一个32位的总线系统中，总线的时钟频率为66MHz，假设总线最短传输周期为4个时钟周期，试计算总线的最大传输率。假设想提高数据传输率，可实行什么措施？解:总线传输周期=4*1/66M=32/(4/66M)=528Mbps假设想提高数据传输率，可以提高总线时钟频率、增大总线宽度或者削减总线传输周期包含的时钟周期个数计算〔必考〕BP623.2P633.3P1524.304.31举例说明专用计算机和通用计算机的区分？机，但适应性很差。例如个人电脑和计算器、手机、冰箱等什么是摩尔定律？该定律是否永久生效？为什么？18-24能也将提升一倍。该定律不会永久生效，由于技术进步不是按一个速度进展，有快有慢。在异步串行传送系统中，字符格式为：1个起始位、8个数据位、1个校验位、2个终止位。假设要求每秒传120解:一帧包含:1+8+1+2=12故波特率为:(1+8+1+2)*120=1440bps比特率为:8*120=960bps简答主要包括：判优把握和通讯把握；填空;CPU的连接存储容量的扩展 位扩展：增加存储字长字扩展：增加存储器字的数量字、位扩展：既增加存储字的数量又增加存储字长1、存储器与CPU的连接 的连接数据线的连接片选线的连接合理选择存储芯片：1.写直达法23.4.保护现场有两个含义,其一是保存程序的断点:其二是保存通用存放器和状态存放器的内容5.p2256.什么是规格化数：符号位最高的数值位不一样。选择：地址线和数据线的位数共同反映存储芯片的容量10424=4K141则其容量为：16K可将一次中断处理过程简洁地归纳为中断恳求、中断判优、中断响应、中断效劳和中断返回个阶段什么时候恳求中断；当字计数器溢出(全“0”)时,表示一批数据交换完毕，由“溢出信号”通过中断机CPUCPUDMA二选一：总线如何如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类，它们各有何作用，是单向的还是双向的，它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？答：总线的分类:１、依据传送信息的不同，分为数据总线，地地总线，把握总线,２、依据功能划分为内总线，外总线，传统总线，局部总线３、依据格式划分为:并行总线,串行总线，４、依据时序划分为:同步总线,异步总线，５、依据方向划分为:单向总线，双向总线I／O把握总线——有出〔中断恳求、总线恳求〕、有入〔存储器读写、总线允许、中断确认〕为什么要设置总线判优把握？常见的集中式总线把握有几种，各有何特点，那种方式响应时间最快，那种方式对电路故障最敏感？答：总线判优把握解决多个部件同时申请总线时的使用权安排问题;常见的集中式总线把握有三种:链式查询、计数器定时查询、独立恳求;特点:链式查询方式连线简洁，易于扩大，对电路故障最敏感;计数器定时查询方式优先级设置较灵敏，对故障不敏感，连线及把握过程较简洁;独立恳求人式速度最快，但硬件器件用量大，连线多，本钱;什么是程序访问的局部性原理？CPU部性，这就称为程序访问的局部性原理什么叫刷？为什么要刷？说明刷有几种方法？答:刷:对DRAM常用的刷方法有三种:集中式、分散式、异步式。CPU分散式:在每个读/写周期之后插入一个刷周期，无CPU异步式:是集中式和分散式的结合。端口和接口的区分：端口是指接口电路中的一些存放器，这些存放器分别用来存放数据信息、把握信息和状态信息，相应的端口分别称为数